Tutkijat Kiinassa ovat kehittäneet kelluvan laitteen, joka muuttaa sadepisaroiden liike-energian sähköksi hyödyntämällä vettä itseään osana sähköpiiriä. Laitetta kutsutaan W-DEG-generaattoriksi.
W-DEG eli water-integrated droplet electricity generator tuottaa satojen volttien jännitepulssin jokaisesta sadepisarasta ja avaa tien sade-energiatuotantoon. Tutkimus julkaistiin arvostetussa National Science Review -lehdessä.
Perinteisissä vesipisaroista energiaa keräävissä ns. droplettigeneraattoreissa tarvitaan metallielektrodeja ja jäykkä alusta, mikä tekee niistä painavia ja kalliita. Nanjingin yliopiston tutkijat päättivät hyödyntää vettä itseään sekä sähköisenä että mekaanisena osana. Laite koostuu ohuesta dielektrisestä kalvosta, joka kelluu veden pinnalla. Kalvon yläpuolella on metallilankaelektrodi, ja vesi sen alla toimii sekä alaelektrodina että tukena.
Kun sadepisara iskeytyy kalvolle ja leviää sen pinnalla, pisaran ja veden välille muodostuu hetkellisesti sähköinen kaksoiskerros. Kun pisara koskettaa yläelektrodia, varauksia siirtyy ja syntyy nopea jännitepulssi, jopa 250 voltin suuruinen. Vaikka yksittäinen pisara tuottaa vain hetkellisen energiapulssin, jatkuvasti putoavien pisaroiden virta voi muodostaa käyttökelpoista sähköä.
Tutkijat kokosivat 0,3 neliömetrin kokoisen prototyypin, joka sytytti 50 LED-valoa yhtäaikaisesti ja latasi kondensaattoreita muutamassa minuutissa. Laite toimi vakaasti eri lämpötiloissa ja suolapitoisuuksissa, myös järvivedessä, ja sen teho oli verrattavissa perinteisiin metallielektrodeihin perustuviin laitteisiin – mutta vain puolella kustannuksista ja alle viidenneksellä painosta. Koska laite kelluu, sitä voidaan käyttää järvissä, altaissa ja rannikoilla ilman maapinta-alaa vieviä rakenteita. Lisäksi pintajännityksen avulla suunnitellut yksisuuntaiset vedenpoistoreiät estävät veden kertymisen kalvon päälle ja pitävät tehon tasaisena.
Vaikka teknologia on vielä tutkimusvaiheessa, sen mahdolliset sovellukset ovat laajat. Kelluvat sade-energialaitteet voisivat tulevaisuudessa toimia virtalähteenä vesillä kelluville ympäristönvalvonta-antureille, jotka mittaavat veden laatua, lämpötilaa tai suolapitoisuutta. Alueilla, joilla sataa usein, sade-energia voisi täydentää aurinko- ja tuulivoimaa ja tarjota energiaa sähköverkon ulkopuolella oleviin sovelluksiin.
Haasteita toki edelleen riittää. Todelliset sadepisarat vaihtelevat kooltaan ja nopeudeltaan, mikä vaikuttaa tuotantotehoon, ja suurten kalvojen mekaaninen kestävyys ulkoilmassa vaatii vielä kehittämistä.
