Kunnen regendruppels straks onze huizen van stroom voorzien? Een slimme buis van 32 centimeter bewijst dat het kan.
Hydro-elektrische energie kennen we van dammen en stromende rivieren, maar wat als je stroom kon opwekken met… een paar regendruppels?
Onderzoekers van de National University of Singapore hebben een manier gevonden om precies dat te doen. Met niets meer dan een smalle, verticale buis en wat zorgvuldig gedoseerde waterdruppels, wisten ze genoeg elektriciteit op te wekken om 12 LED-lampjes 20 seconden lang te laten branden.
Regenenergie
Centraal in deze technologie staat het zogeheten plug flow-effect. Hierbij bewegen alle deeltjes in een vloeistofdoorsnede met dezelfde snelheid en richting – in tegenstelling tot bijvoorbeeld turbulente stroming. Deze specifieke vorm van stroming blijkt cruciaal te zijn voor het efficiënt scheiden van elektrische ladingen wanneer water door een geleidend oppervlak stroomt.
“Water dat door een verticale buis valt, genereert aanzienlijke hoeveelheden elektriciteit door gebruik te maken van het plug flow-patroon,” legt Siowling Soh uit, hoofdauteur van het onderzoek en universitair hoofddocent chemische technologie in Singapore. “Dit maakt het mogelijk om regenenergie te benutten voor het opwekken van schone, hernieuwbare elektriciteit.”
Simpel maar slim ontwerp
In plaats van ingewikkelde microkanaaltjes of energieverslindende pompen, koos het team voor eenvoud: een verticale buis van slechts 2 millimeter breed en 32 centimeter hoog. Water druppelt vanuit een naald in deze buis, waarbij elke druppel een soort mini-slag vormt – gescheiden door lucht. Deze gesegmenteerde stroming is de sleutel tot het opbouwen van een elektrische lading.
De binnenkant van de buis is bekleed met een geleidend materiaal, en aan de boven- en onderkant zijn elektroden bevestigd. Terwijl de druppels naar beneden vallen, wordt energie opgewekt en opgevangen.
Volgens de studie, gepubliceerd in ACS Central Science, weet deze eenvoudige opstelling meer dan 10 procent van de potentiële energie van vallend water om te zetten in elektriciteit. Dat is een rendement dat vijf (!) ordes van grootte hoger ligt dan bij vergelijkbare technieken met continu stromend water.
Meer buizen, meer stroom?
De onderzoekers testten ook of opschaling mogelijk was. En jawel: door meerdere buizen naast elkaar te gebruiken – eerst twee, daarna vier – verdubbelde en vervolgens verviervoudigde de energie-output. In de testopstelling konden ze hiermee 12 LED-lampjes 20 seconden lang laten branden. Niet slecht voor wat op het oog lijkt op een simpel buizensysteem.
Potentieel voor de stad
Hoewel het systeem nu nog vooral experimenteel is, wijzen de resultaten op een veelbelovende toepassing voor stedelijke omgevingen. Denk aan regenafvoeren op daken, gevels of balkons die tegelijkertijd dienstdoen als energieopwekker. In regenrijke regio’s, zoals Nederland, kan deze technologie een mooie aanvulling vormen op bestaande duurzame energiebronnen.
Soh: “Waar hydro-elektrische energie afhankelijk is van grote waterstromen, biedt deze methode een manier om ook uit kleine hoeveelheden water bruikbare stroom te halen.”
De druppel die de emmer vult
De volgende stap is het testen van het systeem in echte regenval, waarbij natuurlijke druppelsnelheden en variabele omstandigheden in het spel komen. De verwachting is dat het rendement dan alleen maar toeneemt.
Mocht dat inderdaad het geval zijn, dan is dit misschien wel het begin van een hele nieuwe categorie van groene energie.
