אנו יודעים שכיום ליצירתיות יש תפקיד מהותי ביצירת דרכים חדשות להשגת אנרגיה. במקרה זה, מדענים חוקרים אם זה יכול להיות לייצר חשמל עם שלג. במצבי חורף בהם נעשה שימוש במערכות פוטו-וולטאיות, עלולים להיות סיבוכים עקב הצטברות שלג. עם זאת, קבוצת חוקרים פיתחה מכשיר שיכול לייצר חשמל משלג, חידוש שעשוי להיות שימושי מאוד באזורים קרים.
לייצר חשמל עם שלג
אוניברסיטת קליפורניה (UCLA) פיתחה את המכשיר הראשון מסוגו המייצר חשמל באמצעות שלג יורד. המכשיר הזה בולט בהיותו חסכוני ובעל יכולת הסתגלות גבוהה, שכן הוא דק, גמיש ודומה ליריעת פלסטיק. לדברי ריצ'רד קנר, המחבר הראשי של המחקר ופרופסור למדעי החומרים ב-UCLA, מכשיר זה יכול לפעול באזורים מרוחקים מאז מייצר את האנרגיה שלו ללא צורך בסוללות.
המכשיר קיבל שם ננו-גנרטור טריבו-אלקטרי מבוסס שלג (או TENG), ומייצר חשמל באמצעות חשמל סטטי. על ידי ניצול חילופי אלקטרונים בין שלג לחומרים מסוימים, נוצר מטען חשמלי שניתן ללכוד ליצירת אנרגיה. ה לשלג יש מטען חיובי וכאשר הוא בא במגע עם סיליקון, בעל מטען שלילי, נוצר זרם חשמלי.
איך שלג יכול לייצר חשמל?
פרופסור מאהר אל-קאדי, עוזר מחקר בכימיה וביוכימיה ב-UCLA, הסביר שהמחקר שלו התמקד כיצד להוציא מטען חשמלי משלג באמצעות סיליקון. לאחר השוואה בין מספר חומרים כמו טפלון ואלומיניום, הם קבעו שסיליקון הוא היעיל ביותר לתהליך זה.
במהלך החורף, ליד 30% משטח כדור הארץ מכוסה בשלג, מה שמציב אתגר עבור פאנלים סולאריים שמאבדים את יעילותם תחת סחף שלג. ניתן לשלב את טכנולוגיית ה- TENG החדשה בפאנלים סולאריים, ולאפשר להם לייצר חשמל גם בתנאי חורף.
למכשיר הזה יש גם אפליקציות ספורט חורף. על ידי הצמדתו לציוד כמו מגלשיים או מגפיים, אתה יכול לעקוב אחר פעילות גופנית במדויק, מעקב אחר פרטים כמו דפוסי תנועה במהלך פעילויות כמו הליכה או ריצה.
חקירות נוספות
בנוסף להתקדמות ב-UCLA, ביפן, חוקרים מאוניברסיטת טוקיו לאלקטרוניקה יחד עם הסטארט-אפ TI Forte מתנסים בגישה אחרת לייצר חשמל משלג. מחקר זה משתמש ב- הבדלי טמפרטורה בין שלג לאוויר הסביבה. בניסוי, שלג מאוחסן בבריכת שחייה נטושה וצינורות חום מעבירים חום מהשלג לטורבינה, ומייצרים חשמל בצורה דומה לפאנלים סולאריים, אך מותאמת לחורף.
האנרגיה שנוצרת תלויה בהפרש טמפרטורות גדול, מה שמציב אתגרים לוגיסטיים, אך הצוות מאמין שהיעילות של המערכת יכולה להיות גבוהה כמו זו של פאנלים סולאריים.
הזדמנויות אחרות לשלג כמקור אנרגיה
בעוד שהמחקר על שימוש בשלג לייצור חשמל נמצא בשלביו הראשונים, התוצאות מבטיחות. העיר היפנית אאומורי, למשל, זוכה ליותר מ-8 מטרים של שלג בשנה והחלה בפרויקט לשילוב גישה זו. בדיקות מוקדמות הראו שהשילוב של צינורות שלג וחום יכול להיות יעיל כמו שיטות אחרות לייצור חשמל מתחדש.
בנוסף, במדינות כמו יפן, אזורים עם שלג כבד יכולים להפיק תועלת רבה ממערכות אלו. עם זאת, כדי להפוך את התהליך הזה להרחבה, זה הכרחי לאחסן כמויות גדולות של שלג ושמירה על אספקה קבועה של אוויר חם, מה שמציב אתגרים נוספים.
החוקרים ממשיכים לחקור את השימוש בשלג לייצור חשמל, שכן טכנולוגיה זו יכולה לספק תוספת חשובה לתמהיל האנרגיה באזורים עם חורפים קשים, ולשפר את הקיימות.
אפשרות להפקת חשמל משלג מייצג אופציה חדשנית ובת קיימא לעתיד. למרות שעדיין ישנה עבודה להתגבר על אתגרים טכנולוגיים ולוגיסטיים, מחקר על ננו-גנרטורים ומערכות המבוססות על הפרשי טמפרטורות עשוי להיות מהפכני בתחום האנרגיה המתחדשת.
ככל שהמחקרים מתקדמים והמכשירים ישפרו את יכולת הייצור שלהם, דלת חדשה תיפתח לנצל את השלג כמו מקור בלתי נדלה של אנרגיה. זה לא רק יכול לשפר את היעילות של מערכות PV בחורף, אלא גם להציע פתרון אנרגיה נקייה באזורים שבהם השלג הוא משאב בשפע.