Gotas de chuva geram eletricidade limpa diretamente

Energia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 17/04/2025

Chuva gera eletricidade

Que a gua passando atravs de canos uma tima maneira de gerar eletricidade, todos ns sabemos – assim que as hidreltricas funcionam. Mas no se esquea: A eletricidade s gerada quando essa gua usada para acionar um gerador.

Chi Kit Ao e colegas da Universidade Nacional de Cingapura queriam algo muito mais direto, em que a prpria gua gere eletricidade diretamente – sem precisar de um equipamento gerador eletromagntico.

Deu certo. Um fluxo de gotas, semelhantes s gotas de chuva, gera eletricidade conforme se move atravs de um tubo plstico. Cada tubo, medindo 32 centmetros de comprimento e com um dimetro interno de 2 milmetros, gera 440 microwatts, energia suficiente para acender 12 LEDs.

A gua que flui sobre uma superfcie eletricamente condutora pode gerar sua prpria carga eltrica por meio de um processo chamado separao de cargas – j foram demonstrados dispositivos nos quais o movimento de uma gota gera mais de 5 volts de eletricidade. O mecanismo envolve os prtons positivamente carregados das molculas de gua, que ficam no lquido, e os eltrons negativamente carregados, que so doados superfcie. muito parecido com o que ocorre quando se gera eletricidade esttica esfregando um balo no cabelo.

A coliso frontal das gotculas no topo do tubo produz um escoamento segmentado, em que pequenas colunas de gua so intercaladas com bolses de ar – esse tipo de fluxo tambm conhecido como escoamento em pisto ou escoamento em tampo. medida que a gua flui pelo interior do tubo, as cargas eltricas se separam. Fios colocados no topo do tubo e dentro do recipiente onde a gua cai do tubo coletam a eletricidade.

“A gua que cai atravs de um tubo vertical gera uma quantidade substancial de eletricidade usando um padro especfico de fluxo de gua: o fluxo de gua em forma de tampo,” disse o professor Siowling Soh. “Esse padro de fluxo de gua em forma de tampo pode permitir que a energia da chuva seja aproveitada para gerar eletricidade limpa e renovvel.”

O princpio similar ao da gerao de eletricidade esttica.
[Imagem: Chi Kit Ao et al. – 10.1021/acscentsci.4c02110]

Gerador pingoeltrico

A ideia aproveitar no apenas a chuva, mas tambm pequenos fluxos de gua, que no so adequados para a gerao hidreltrica.

A separao de cargas tipicamente ineficiente porque se restringe superfcie sobre a qual a gua se move. Outras equipes j haviam tentado melhorar essa eficincia disponibilizando mais rea de superfcie por meio de canais em micro ou nano-escalas, para produzir um fluxo contnuo de gua. O problema que a gua no passa naturalmente por canais to pequenos, e bombe-la gasta mais energia do que gerada.

Por isso a equipe queria produzir eletricidade usando canais maiores, pelos quais a gua da chuva possa passar.

O sistema de fluxo em pisto converte em eletricidade mais de 10% da energia da gua que cai pelos tubos. E, em comparao com a gua fluindo em um fluxo contnuo, o fluxo em pisto produziu 5 ordens de magnitude (10⁵) a mais de eletricidade. Como a velocidade das gotas era muito menor no experimento do que em uma chuva, os pesquisadores esperam que o sistema colete quantidades muito significativas de eletricidade quando aplicado a gotas que caem – seja diretamente da chuva ou por um chuveiro que guie um fluxo de gua natural.

Experimento mostrando a eletricidade gerada pelos pingos sendo usada para alimentar 12 LEDs.
[Imagem: Chi Kit Ao et al. – 10.1021/acscentsci.4c02110]

Multiplicando a energia

Em outro experimento, os pesquisadores observaram que a movimentao de gua por dois tubos, simultnea ou sequencialmente, gera o dobro de energia, ou seja, d para ligar os tubos em srie ou em paralelo.

Para tirar proveito disto, eles canalizaram a gua por quatro tubos, e a instalao alimentou 12 LEDs continuamente, enquanto o depsito de gua acima continuasse a manter o fluxo intermitente.

Os pesquisadores afirmam que a energia de fluxo segmentado pode ser mais simples de instalar e manter do que usinas hidreltricas, e pode ser conveniente para espaos urbanos, como telhados.

“Podemos, pela primeira vez, coletar a energia da chuva ou de outras fontes naturais, como rios ou cachoeiras, por meio da separao de carga na interface slido-lquido,” concluiu Soh.

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