พลังงานสะอาดจากน้ำฝน ด้วยการเหนี่ยวนำไฟฟ้า ผลิตพลังงานให้พื้นที่ห่างไกล

นักวิจัยสิงคโปร์คิดค้นเทคโนโลยีใหม่ เปลี่ยนหยดน้ำฝนเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยใช้การเหนี่ยวนำไฟฟ้าบนวัสดุพิเศษ ช่วยให้หมู่บ้านห่างไกลมีโอกาสเข้าถึงแหล่งไฟฟ้าได้ง่ายขึ้น

การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียนไม่ได้มีแค่แสงแดดหรือสายลมอีกต่อไป เมื่อนักวิจัยได้พัฒนาเทคโนโลยีใหม่ที่สามารถแปลงเม็ดฝนให้กลายเป็นพลังงานไฟฟ้าได้ แม้อยู่ในพื้นที่ห่างไกลหรือช่วงเวลาที่ไม่มีแสงอาทิตย์ เทคโนโลยีต้นแบบนี้อาจเป็นทางเลือกใหม่ของการเข้าถึงพลังงานสะอาดที่ยั่งยืนและเหมาะกับสภาพอากาศที่หลากหลาย

งานวิจัยของนักวิทยาศาสตร์จาก มหาวิทยาลัยแห่งชาติสิงคโปร์ (National University of Singapore) ซึ่งเผยแพร่ผ่านวารสาร ACS Energy Letters ของสมาคมเคมีอเมริกัน (American Chemical Society) แสดงให้เห็นศักยภาพของเทคโนโลยีที่เปลี่ยนหยดน้ำฝนให้เป็นไฟฟ้าได้ทันที

ทีมวิจัยออกแบบอุปกรณ์ซึ่งใช้ท่อแนวตั้งขนาดเล็กเคลือบด้วยพอลิเมอร์ชนิดพิเศษที่สามารถแยกประจุไฟฟ้าออกจากกันเมื่อหยดน้ำไหลผ่านภายใน ซึ่งต่างจากระบบเดิมที่อาศัยแรงตกกระแทกโดยตรง อุปกรณ์นี้ผลิตไฟฟ้าได้จากพลังงานของน้ำที่กำลังไหล แสดงให้เห็นถึงความแม่นยำและเสถียรภาพในการผลิตพลังงานแม้มีหยดน้ำเพียงเล็กน้อย

ในเชิงวิศวกรรม ระบบนี้อาศัยหลักการไหลของหยดน้ำแบบปลั๊ก (plug flow) ที่แต่ละหยดจะมีขอบเขตชัดเจน และเกิดการเหนี่ยวนำไฟฟ้าขณะที่หยดน้ำเคลื่อนที่ผ่านท่อ ทำให้เกิดการแยกประจุระหว่างผนังท่อกับหยดน้ำอย่างต่อเนื่อง ซึ่งสร้างแรงเคลื่อนไฟฟ้าได้ในระดับสูงกว่าการตกกระทบแบบทั่วไป อุปกรณ์ที่ทีมพัฒนาสามารถผลิตแรงดันไฟฟ้าได้มากพอสำหรับใช้งานกับเซนเซอร์ขนาดเล็ก หลอดไฟ LED หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ระดับเบื้องต้น โดยไม่ต้องพึ่งแบตเตอรี่หรือแหล่งไฟภายนอก

ข้อได้เปรียบสำคัญของระบบนี้คือมีความทนทานและบำรุงรักษาง่าย เมื่อเปรียบเทียบกับกังหันลมหรือแผงโซลาร์เซลล์ซึ่งต้องการพื้นที่ติดตั้งและการดูแลมากกว่า อีกทั้งยังเหมาะสมกับภูมิอากาศในแถบเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ที่มีฝนตกชุกเกือบทั้งปี นอกจากนี้ยังสามารถออกแบบให้มีขนาดเล็กสำหรับใช้ในบ้าน หรือขยายขนาดเพื่อรองรับการใช้งานระดับชุมชนได้ง่าย ซึ่งช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นในการประยุกต์ใช้ในบริบทต่าง ๆ

ระบบต้นแบบที่มหาวิทยาลัยแห่งชาติสิงคโปร์พัฒนาขึ้น ใช้วัสดุราคาประหยัด เช่นพอลิเมอร์และโลหะทั่วไป ทำให้สามารถผลิตได้ในต้นทุนต่ำเมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีพลังงานหมุนเวียนรูปแบบอื่น และมีศักยภาพในการผลิตในระดับอุตสาหกรรม หากได้รับการสนับสนุนเพิ่มเติมจากภาครัฐหรือเอกชน งานวิจัยยังแสดงให้เห็นว่าอุปกรณ์สามารถทนต่อการไหลของน้ำอย่างต่อเนื่อง โดยไม่เกิดการสึกหรอหรือเสื่อมสภาพเร็ว จึงเหมาะกับการใช้งานในสภาพแวดล้อมกลางแจ้ง

ในอนาคต ทีมวิจัยมีแนวคิดที่จะรวมระบบนี้เข้ากับแบตเตอรี่ขนาดเล็กหรือระบบจัดเก็บพลังงานอื่น เพื่อเก็บไฟฟ้าที่ผลิตไว้ใช้ในช่วงที่ไม่มีฝนตก หรือผนวกรวมกับโครงสร้างพื้นฐานในเมือง เช่น ทางเดิน ทางเท้า หรือหลังคาอาคาร เพื่อสร้างเครือข่ายพลังงานย่อยที่ไม่ต้องพึ่งพาโครงข่ายหลัก ระบบนี้ยังมีแนวโน้มช่วยลดปัญหาความเหลื่อมล้ำในการเข้าถึงพลังงาน โดยเฉพาะในพื้นที่ชนบทหรือเกาะห่างไกล

เรียบเรียงโดย ขนิษฐา จันทร์ทร

ที่มาข้อมูล: acs, scitechdaily, eurekalert, thebrighterside
ที่มาภาพ : ภาพ 1
“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech