Inspirat de trecerea de la un duș fierbinte la o cameră cu aer condiționat, inginerul Ady Suwardi s-a întrebat câtă energie ar putea exista în diferența de temperatură dintre pielea sa și aerul rece și uscat. După o cercetare preliminară, a fost șocat nu atât de faptul că evaporarea ar putea fi o sursă de energie, cât de cât de puțini oameni au investigat captarea ei.
Pe măsură ce lumea se îndreaptă spre electrificare pentru a combate schimbările climatice și a satisface cererea tehnologică, oamenii de știință caută constant noi forme de energie regenerabilă. Energia solară și eoliană sunt opțiunile evidente pe termen scurt, dar cercetătorii au explorat și energia oceanelor, potențialul geotermal și chiar baterii nucleare. Acum, o nouă și neașteptată sursă de energie ar putea să le depășească pe toate.
Pe scurt
- Cercetătorii au creat un „dispozitiv evapolectric” care generează energie din evaporarea apei, producând o cantitate de electricitate semnificativ mai mare decât tehnologiile anterioare bazate pe umiditate;
- Dispozitivul utilizează diferența de temperatură creată de evaporare, permițând alimentarea electronicelor mici cu ajutorul umidității ambientale sau chiar a transpirației;
- Anumiți cercetători consideră că un „motor de evaporare” ar putea fi, teoretic, extins în viitor pentru a alimenta sisteme de anvergură mai mare.
Cum se produce electricitate direct din aer?
Suwardi și colegii săi au reușit ceea ce părea imposibil: au extras energie literalmente din aer. Oamenii de știință de la Universitatea Chineză din Hong Kong (CUHK) și Universitatea Națională din Singapore (NUS) au proiectat un dispozitiv minuscul care transformă căldura din evaporarea umidității direct în electricitate. Metoda lor este detaliată într-un articol publicat în revista ACS Nano.
Această abordare nu este complet nouă. Un domeniu în creștere, cunoscut sub numele de „hidrovoltaică”, are un scop similar, dar avantajul este clar: umiditatea este omniprezentă, spre deosebire de soare și vânt, care sunt intermitente.
„Tehnologiile noastre moderne evoluează atât de repede încât nu toate aspectele aplicării lor au fost gândite. Uneori, lucrurile sunt ascunse la vedere și este nevoie doar de aplicarea creativă a tehnologiilor pe care le avem deja.”, a explicat Suwardi, profesor la CUHK, citat de Popular Mechanics.
Acest potențial i-a determinat pe unii oameni de știință să se întrebe dacă mașini de captare a umidității pe scară largă ar putea contribui la nevoile energetice globale. În anul 2015, cercetători de la Universitatea Columbia au dezvoltat un motor de evaporare și o „moară de umezeală”. Deși acestea generau cantități mici de energie, cercetătorii au prezis că, în viitor, astfel de motoare ar putea produce cantități mari de electricitate.
Există însă o diferență între posibilitatea teoretică și rentabilitatea în comparație cu sursele regenerabile deja consacrate.
Sistemele de evaporare convenționale transformă umiditatea în energie mecanică și apoi în electricitate. Echipa lui Suwardi a găsit o cale mai eficientă. Noua lor abordare, denumită „evapolectrică”, elimină intermediarul mecanic, transformând umiditatea direct în energie. Potrivit autorilor, metoda generează cel puțin dublul energiei față de sistemele hidrovoltaice actuale.
„Majoritatea oamenilor nu consideră evaporarea o sursă de energie”, spune Suwardi, „[dar] ciclul apei pe Pământ se bazează pe evaporare, proces ce implică o cantitate enormă de energie.”
În esență, evaporarea elimină căldură prin vaporizare. Un singur gram de apă absoarbe aproximativ 2.250 de jouli de căldură, suficient pentru a alimenta teoretic un bec de 60 de wați timp de 38 de secunde. Noul dispozitiv evapolectric miniaturizează acest proces cu scopul de a alimenta viitoarele dispozitive portabile și senzori. Viitorul pare promițător, echipa demonstrând deja că poate alimenta un ecran LCD simplu folosind doar această metodă.
Dispozitivul lor constă dintr-un generator termoelectric plasat între două radiatoare. Unul dintre radiatoare este un hidrogel poros din alcool polivinilic (PVA) care absoarbe apa și îi permite să se evapore. Celălalt radiator menține o temperatură apropiată de cea a mediului ambiant. Pe măsură ce apa se evaporă de pe hidrogel, suprafața se răcește, creând o diferență de temperatură între cele două radiatoare.
Căldura care curge de la un radiator la celălalt este transformată de generator direct în electricitate. Suwardi recunoaște că alimentarea continuă cu apă a dispozitivului este o provocare de proiectare, dar menționează că până și transpirația umană ar putea fi folosită ca sursă de energie.
Ce urmează pentru tehnologia care generează electricitate din transpirație?
O sursă de energie minusculă, care funcționează non-stop și poate fi alimentată cu transpirație, este ideală pentru tehnologia purtabilă, precum ceasurile inteligente sau trackerele de fitness. Totuși, mai este cale lungă până la un viitor alimentat de transpirație. La fel ca fotovoltaicele, evapolectrica este departe de a avea o eficiență de 100%. Cu toate acestea, Suwardi crede că, prin îmbunătățirea hidrogelului PVA și a generatorului, tehnologia ar putea deveni practică.
Pe măsură ce tehnologia se maturizează, ar putea alimenta dispozitive mai mari. Pe termen scurt, Suwardi vede evapolectrica drept o sursă suplimentară de energie pentru dispozitivele purtabile. În prezent, singurele limite sunt timpul și atenția acordate acestui domeniu.
„Cred că performanța poate fi îmbunătățită considerabil față de nivelul actual de 0,1%”, a afirmat Suwardi. Acesta mai adaugă că, prin investiții și atenție suficiente, eficiența energetică ar putea crește de 10 ori în viitor.
Știința demonstrează constant că planeta noastră oferă nenumărate surse de energie care pot fi exploatate gratuit, fie că vorbim de vânt, soare, căldură geotermală sau chiar umiditatea din aer. Dacă le valorificăm eficient, acestea ar putea transforma fundamental modul în care alimentăm lumea.
