تولید برق از باران برای صدور هشدار سیل

محققان کره‌ای یک ژنراتور تولید برق مبتنی بر قطرات باران ساخته‌اند که می‌تواند در مورد وقوع سیل هم هشدارهای دقیق صادر کند.

به نقل از اینترستینگ انجینرینگ، ریزش باران دیگر فقط باعث وقوع سیل در خیابان‌ها نمی‌شود و از این نعمت خدادادی برای ساخت محصولی استفاده شده که محافظت از افراد در برابر سیل را تسهیل می کند.

یک گروه تحقیقاتی در موسسه ملی علوم و فناوری اولسان کره جنوبی فناوری‌ ابداع کرده‌اند که از قطرات باران که به پشت بام‌ها برخورد می‌کنند، برق تولید می‌کند و بارش‌های طبیعی را به یک ماشه خودکار برای کنترل زهکشی و خارج کردن آب اضافی و نیز صدور هشدار وقوع سیل تبدیل می‌کند.

این سیستم، ضربه مکانیکی حاصل از برخورد قطرات باران را به سیگنال‌های الکتریکی قدرتمند تبدیل می‌کند تا تجهیزات مدیریت آب‌های سطحی را بدون نیاز به منابع انرژی خارجی یا باتری‌ها به کار بیندازد.

ژنراتور تولید برق مبتنی بر برخورد قطرات باران با استفاده از پلیمر تقویت‌شده با فیبر کربن موسوم بهCFRP ساخته شده است. این دستگاه که S-FRP-DEG نام دارد، انرژی را در لحظه برخورد باران به سطح خود جمع‌آوری می‌کند.

کامپوزیت‌های CFRP به دلیل استحکام، وزن سبک و مقاومت در برابر خوردگی، در حال حاضر در صنعت هوافضا و ساخت و ساز مورد استفاده قرار می‌گیرند و این امر آنها را برای استفاده طولانی مدت در فضای باز بر روی پشت بام‌ها، در لوله‌های زهکشی و زیرساخت‌های شهری قابل استفاده می کند.

این ژنراتور از طریق فرآیندی مشابه با الکتریسیته ساکن کار می‌کند. قطرات باران هنگام سقوط در هوا، بار مثبت دارند. هنگامی که آنها به سطح فوق آبگریز و دارای بار منفی دستگاه برخورد می‌کنند، انتقال بار رخ می‌دهد زیرا قطره به سرعت جدا شده و می‌غلتد.

این حرکت، جریان الکتریکی را از طریق الیاف کربنی تعبیه شده در کامپوزیت هدایت می‌کند و فوراً سیگنال‌های الکتریکی تولید می‌کند. محققان برای بهبود عملکرد این ژنراتور، بافت سطحی و پوششی الهام گرفته از برگ نیلوفر آبی را به کار گرفتند که دفع آب را افزایش می‌دهد و در عین حال از تجمع خاک و دوده جلوگیری می‌کند.

در آزمایش های انجام شده، یک قطره باران با حجم حدود ۹۲ میکرولیتر تا ۶۰ ولت و به همراه چند میکروآمپر جریان برق تولید کرد.

این تیم همچنین این فناوری را در خارج از آزمایشگاه با نصب دستگاه‌ بر روی پشت بام ساختمان‌ها و لوله‌های زهکشی آزمایش کرد. با افزایش شدت بارندگی، سیگنال‌های الکتریکی قوی‌تر و مکررتر شدند.

این امر به سیستم مذکور اجازه داد تا بین بارش سبک، متوسط و سنگین تمایز قائل شود و به طور خودکار پمپ‌های زهکشی را فقط در صورت نیاز فعال کند. این روش مصرف انرژی را کاهش داده و در عین حال پیش بینی و پیشگیری از وقوع سیل در مناطق شهری متراکم را به صورت آنی ممکن می کند. زیرا رصد بارندگی در زیرساخت‌های شهری تسهیل شده و تنها با استفاده از انرژی خود باران، به خطرات ناشی از وقوع سیل پاسخ داده می شود.