Khi mưa rơi xuống từ những đám mây, chúng có thể tạo ra một lượng nhỏ năng lượng để lưu trữ và chuyển đổi thành điện năng. Quá trình này có thể được coi là một dạng thuỷ điện thu nhỏ, sử dụng động lực di chuyển của nước để tạo ra điện.
Một số nhà nghiên cứu của Trung Quốc cho biết năng lượng thu được từ giọt mưa có thể là nguồn năng lượng sạch và bền vững. Tuy nhiên, việc mở rộng công nghệ này trên quy mô rộng hơn lại là một thách thức. Do đó, việc áp dụng trên thực tế vẫn còn vấp phải những hạn chế.
Để thu năng lượng từ hạt mưa, một thiết bị có tên là máy phát điện nano ma sát (TENG), sử dụng điện khí hoá tiếp xúc lỏng - rắn, đã thành công trong việc này. Công nghệ trên cũng thu được năng lượng từ những con sóng và các dạng phát điện ma sát lỏng - rắn khác.
Tuy nhiên, TENG áp dụng trên giọt nước (D-TENG) lại gặp phải rào cản về kỹ thuật, trong việc kết nối nhiều hơn 1 máy với nhau. Điều này khiến sản lượng tổng thể sụt giảm.
Theo đó, một nghiên cứu mới đây được đăng tải trên tạp chí iEnergy đã đưa ra cách điều chỉnh các tấm D-TENG theo pin mặt trời giúp việc thu nhận năng lượng từ hạt mưa hiệu quả hơn và có thể mở rộng tính ứng dụng của công nghệ này.
Zong Li, giáo sư của Trường Cao học Quốc tế Thanh Hoa Tham Quyến thuộc Đại học Thanh Hoa, cho biết: “Dù D-TENG có sản lượng điện đầu ra cực cao, nhưng vẫn khó để 1 chiếc máy duy nhất cung cấp liên tục, tạo ra dòng điện ở cấp độ megawatt.”
Ông nói thêm: “Áp dụng thiết kế của các tấm pin mặt trời - bao gồm nhiều đơn vị phát điện được kết nối song song để cung cấp cho phụ tải, chúng tôi đang đề xuất một phương án đơn giản và hiệu quả để thu năng lượng từ hạt mưa.”
Khi nhiều tấm D-TENG được kết nối, điện dung ghép ngoài ý muốn giữa điện cực trên và điện cực dưới của tấm thu năng lượng sẽ được tạo ra. Điện dung ghép ngoài ý muốn lại làm công suất đầu ra của D-TENG. Để làm giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã đề xuất việc sử dụng các bộ phát điện dạng tấm liên kết như trên pin mặt trời. Tức là, họ sử dụng các điện cực bên dưới của tấm thu năng lượng để giảm sự ảnh hưởng của điện dung.
Khi những hạt mưa rơi xuống bề mặt của tấm pin, quá trình điện khí hoá ma sát sẽ tạo ra và lưu trữ năng lượng từ mưa. Khi giọt nước rơi xuống bề mặt của tấm pin (được gọi là bề mặt FEP), giọt nước sẽ tích điện dương và bề mặt FEP tích điện âm.
Giáo sư Li giải thích: “Lượng điện cực đại ở đầu tư của các bộ phát điện dạng tấm liên kết cao hơn gấp 5 lần so với điện thu được từ các giọt nước mưa các thiết bị truyền thống có cùng kích thước, với 200 watt/m2. Đây chính là ưu điểm của thiết bị mới đối với việc thu năng lượng của hạt mưa trên diện rộng. Kết quả của nghiên cứu này sẽ tạo ra kế hoạch khả thi cho việc thu năng lượng của hạt mưa trên quy mô lớn.”
