Büyük bir hidroelektrik barajı veya rüzgar çiftliği, elektrik üretmek için su veya rüzgar kullanmayı düşünürken belki de akla gelen ilk şeydir. Ancak daha küçük bir ölçek düşünün. İtalyan araştırmacılar, bitkilerin içine yerleştirilebilen ve rüzgâr ya da yağıştan elektrik üreten bir enerji toplama teknolojisi geliştirdi. Bu aygıt, rüzgarlı ya da yağışlı havalarda kendisini ve LED ışıkları çalıştırmaya yetecek kadar elektrik üretebiliyor. IEEE Robotics and Automation Letters dergisinde 28 Şubat’ta yayımlanan bir araştırma bu yeni cihazı anlatıyor.
Fabian Meder, İtalya’nın Cenova kentindeki İtalyan Teknoloji Enstitüsü’nde (IIT) biyo-esinlenmiş yumuşak robotlar üzerine çalışan bir araştırmacı. Yapraklardan güç üreten bir sistemin, bitki sağlığını incelemek için kendi kendine çalışan sensörlerin gerekli olduğu uzaktan çevresel izleme ve tarımsal uygulamalar için özellikle yararlı olabileceğini söylüyor.
Meder ve arkadaşları tarafından geliştirilen cihaz, gerçek bir bitkinin yaprakları arasına yerleştirilen ve alt kısmında silikon elastomer bir tabaka bulunan yapay bir yapraktan oluşuyor. İki yüzey birbirine temas ediyor ve [yapraklar] rüzgarda hareket ettikçe tekrar ayrılıyor, bu da cihazımızda ve bitki yaprağının kütikülünde statik yüklere neden oluyor. Bu yükler bitkinin iç hücresel dokusunda meydana gelir ve burada bir akım üretirler. Bitki dokusuna bir elektrot yerleştirerek bu akımı yakalayabiliriz.
Benzer yöntemler, rüzgârdan elektrik üretmek için bitkilere yerleştirilmiş mevcut bir dizi enerji hasat cihazı tarafından kullanılmaktadır, ancak bu çalışma ekibi, yağmur damlalarından da enerji yakalayabilen bir cihaz geliştirerek bir adım daha ileri gitmiştir.
Yaprakların hışırtısından statik yük üretmek ve toplamak için yapay yaprağın alt kısmında bulunan silikon elastomer katman, yapay yaprağın üst tarafında bulunan florlu etilen propilen (FEP) katmandan farklıdır. Yapay yaprağın içine ve üstüne yerleştirilen elektrotlar, yağmur damlaları bu üst katmana düştüğünde bağlanarak yüzeyi şarj eder ve bir kapasitör oluşturur. Elektrotlar arasındaki kapasitif bağlantı, yağmur damlaları yaprağın yüzeyinde büzülüp yayıldıkça değişiyor ve bir akım yaratıyor.
Çeşitli derecelerde rüzgar ve yağmurla enerji yakalama yeteneği, araştırmacılar tarafından sahte yaprak sistemlerini canlı bir zakkum bitkisinin yapraklarına yerleştirerek test edildi. Tek bir damla suyun 11 LED ışığa doğrudan güç sağlayabildiğini ve 40 volt ve 15 mikroamperin üzerinde voltaj ve akım tepe noktaları üretebildiğini keşfettiler.
Çalışmada da yer alan IIT’nin Biyo-esinlenmiş Yumuşak Robotik Laboratuvarı Direktörü ve robotik direktör yardımcısı Barbara Mazzolai’ye göre cihaz çok işlevli bir enerji toplayıcı ya da kendi kendine çalışan bir sensör. “Sonuçlar, cihaz ile ayrı ayrı ya da eş zamanlı olarak rüzgar ve yağmur enerjisi hasadının mümkün olduğunu ortaya koydu” diyor.
Bunun gibi sadece rüzgârla enerji toplayan mevcut sistemlerin, yüzeyleri ıslak olduğunda daha az elektrik üretme eğiliminde olduğuna dikkat çekiyor. Ancak araştırmacılar, yeni aygıtlarının yağmurdan gelen enerjiyi yakalayan üst FEP katmanı sayesinde nemli ortamlarda daha fazla elektrik üretebileceğini iddia ediyor.
Bu araştırmanın bulgularına dayanarak araştırmacılar, malzeme ve elektrot şekilleri gibi tasarım değişikliklerinin yapay yapraklarının performansını muhtemelen daha da artırabileceğini düşünüyorlar.
Mazzolai’ye göre, “Olası pazarları inceliyoruz ve teknikle ilgili bir patent başvurusu yaptık. Ancak nihai ürünü tanımlamadan önce daha fazla çalışma yapılması gerekiyor. Örneğin, sistemleri çok çeşitli rüzgar ve yağmur koşullarına sahip ortamlarda kapsamlı bir şekilde test etmek istiyoruz.
Kaynak: spectrum.ieee.org
