صناعة

يقول فريق البحث الصيني إن العشب البلاستيكي يمكن أن يساعد في توليد طاقة الرياح

يقول فريق البحث الصيني إن العشب البلاستيكي يمكن أن يساعد في توليد طاقة الرياح

يمكن أن يبدو العشب البلاستيكي الجديد المولّد للرياح شيئًا مثل هذا بمجرد تطويره بالكامل [مصدر الصورة: ديسالفيا ، فليكر]

تتأثر الصين بانتظام بسجلها البيئي. خطأ ، كما يحدث. في الواقع ، تتقدم البلاد الآن على الولايات المتحدة من حيث تطوير ونشر الطاقة المتجددة ، والابتكار الصيني في الطاقة النظيفة هو مصدر منتظم لبعض التقنيات المذهلة.

أحد هذه التطورات هو شكل من أشكال "العشب البلاستيكي" الذي تم تطويره للتو من قبل العلماء في جامعة جنوب غرب جياتونغ في تشنغدو. طور فريق البحث في الجامعة ، بقيادة Zhong Lin Wang ، شكلاً جديدًا من مولدات النانو الكهربائية الاحتكارية (TENG) ، وهي تقنية تحول الطاقة الميكانيكية و / أو الحرارية إلى كهرباء. تعمل المولدات النانوية على ثلاثة مناهج نموذجية - كهرضغطية ، وكهرباء احتكاك ، وكهربائية حرارية ، والتي تهتم الأخيرة بتجميع الطاقة الحرارية ، والطريقتين السابقتين تحصدان الطاقة الميكانيكية. تتكون TENG من شرائط قائمة بذاتها عموديًا مصنوعة من غشاء رقيق من البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) ، ومغطى بأكسيد قصدير الإنديوم (ITO) من جانب وأسلاك نانوية من ناحية أخرى ، مما يتيح للإلكترونات القفز بين المادتين ، وهي عملية تُعرف باسم تأثير الاحتكاك الكهربائي.

وفقًا للدراسة البحثية للفريق ، والتي نُشرت في مجلة Advanced Materials ، تم تطوير حصادات طاقة الرياح القائمة على TENG في مكان آخر. ومع ذلك ، حتى الآن ، على الرغم من أن هذه قد استخدمت بالمثل اهتزاز الغشاء الناجم عن الرياح لتوليد الكهرباء ، إلا أنه لا يمكن استخدامها إلا عندما تهب الرياح في اتجاه معين. تكمن المشكلة في ذلك في أن معظم تيارات الرياح ليس لها اتجاه ثابت ، بل إن اتجاه الرياح قد يتغير بالفعل بمرور الوقت ، مما يجعل هذه الحصادات غير قابلة للاستخدام إلى حد كبير. لذلك كان الهدف من المشروع هو الاستفادة من الطاقة من هبوب الرياح المتقطعة ، التي توجد عادة في المناطق الحضرية ، وكذلك من الرياح الثابتة.

بدلاً من ذلك ، طور بحث جامعة جنوب غرب جياتونغ TENG أكثر مرونة الذي يحصد الطاقة من الرياح الطبيعية في اتجاهات الرياح العشوائية.

قال عضو الفريق Weiqing Yang ، متحدثًا إلى The New Scientist ، "بالمقارنة مع توربينات الرياح ، فإن المولد النانوي الكهربائي الاحتكاري (TENG) فعال في تجميع الطاقة من الرياح الطبيعية التي تهب في أي اتجاه" ، مضيفًا أن مواد البوليمر الرقيقة المستخدمة في الجهاز تمكينها من أن تصبح متاحة بتكلفة منخفضة مع سهولة تصنيعها وتوسيع نطاقها.

تحتوي المجموعة المسطحة لكل TENG على هيكل (مورفولوجيا) مشابه لتلك الموجودة في غابة عشب البحر - وهي مناطق تحت الماء تزدهر فيها الأعشاب البحرية عشب البحر في "غابات" عالية الكثافة تم التعرف عليها منذ فترة طويلة باعتبارها واحدة من أكثر النظم البيئية ديناميكية على هذا الكوكب. ضمن هذا التشكل ، يمكن للشرائط المفردة أن تتأرجح بشكل مستقل ، وبالتالي تنتج عملية فصل الاتصال استجابةً لتيارات الرياح العابرة.

استخدم الفريق الصيني كاميرا عالية السرعة لالتقاط حالات العمل والتفاعلات بين مجموعتين متجاورتين من TENG. أنتجت شرائط البوليمر القائمة بذاتها عموديًا تردد اهتزاز قدره 154 هرتز استجابة لتيارات الرياح ، وبالتالي ضمان مستوى كافٍ لفصل التلامس لإخراج كهربائي مرتفع. باستخدام شريط مقاس 10 × 2 سم تعرض لسرعة تدفق هواء تبلغ 27 مللي ثانية-1، وجد الفريق أن شريطين متجاورين يغطيان مساحة سطح 2 × 0.7 سم يمكن أن توفر جهد دائرة مفتوحة ، تيار دائرة قصر وكثافة طاقة تصل إلى 98 فولت ، 16.3 أوم ، و 2.76 واط.-2يكفي لإضاءة اكتناز إعلاني.

نشر الفريق مجموعة من TENGs على سطح المبنى ، تتكون من 60 شريطًا ، من أجل الحصول على المزيد من الطاقة من الرياح. أنتج هذا كثافة طاقة تصل إلى 2.37 واط-2، تمثل كهرباء كافية لإضاءة 60 مصباح LED في نفس الوقت متصلة في سلسلة. وفقًا لعضو الفريق ، يمكن لمنزل متوسط ​​مساحة سطحه تبلغ حوالي 300 متر مربع و TENGs منظم من عشرة طبقات أن يوفر طاقة كهربائية متوقعة تبلغ 7.11 كيلو وات ، بما يتوافق مع كثافة طاقة تبلغ 23.7 واط.-2.

أظهرت الدراسة قدرة TENGs على العمل كمصادر طاقة كبيرة للإلكترونيات المنزلية ، وتمثل شكلاً جديدًا من الكهرباء المولدة بواسطة الرياح بالإضافة إلى خطوة مهمة نحو التكنولوجيا الكهربائية ذاتية الطاقة في المنزل. حتى الآن ، تم اختبار الجهاز في المعمل فقط ولكنه يعمل بسرعة رياح لا تقل عن 21 كيلومترًا في الساعة بينما تبلغ سرعة الرياح الأكثر فائدة لتوليد الطاقة حوالي 100 كم / ساعة (قوة العاصفة 10).

أوضح باحث آخر يعمل على حصاد الطاقة في جامعة كامبيناس في ساو باولو بالبرازيل ، فرناندو جاليمبيك ، لمجلة نيو ساينتست أن مثل هذه الرياح ليست متاحة بشكل واقعي وغير مرغوب فيها. علاوة على ذلك ، لا يزال الطريق طويلاً قبل أن تبدأ هذه الأنواع من الأجهزة في الظهور على أسطح منازل الأشخاص. يؤكد Galembeck أيضًا أنه ستظل هناك حاجة لتخزين الطاقة ، لنفس الأسباب التي تتطلبها أشكال أخرى من طاقة الرياح المولدة. يبحث الفريق الصيني عن حلول التخزين ويخططون أيضًا لدمج TENG مع الألواح الشمسية كوسيلة لتعزيز أدائها ، ومع ذلك فإن Galembeck ينتقد أيضًا أكسيد قصدير الإنديوم ، بسبب صفاته الميكانيكية الرديئة والتكلفة والسمية ، ينصح بذلك يحتاج مزيد من البحث لاستكشاف مواد أخرى.

شاهد الفيديو: وثائقي. فشل مشروع طاقة الرياح في ألمانيا. وثائقية دي دبليو (شهر نوفمبر 2020).