將雨滴重力轉換為能量,可活用於城市狹窄空間的次世代發電技術

 

刊登日期:2025/7/12
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為了因應氣候變遷與能源問題,對於彈性供應再生能源的方式有其需求,尤其是在都市地區,需要不易受到天氣與設置空間限制的新選項。在此背景之下,新加坡國立大學(NUS)開發一項利用「雨滴」落下時產生的能量直接轉換為電力的新技術。
 
新加坡國立大學著眼於雨滴落下時水與空氣交替流動現象形成「塞流(Plug Flow)」的流體模式,透過利用此現象,成功地將雨滴的動能引發電荷分離,進而產生電力。
 
在實驗中,這項技術實現了超過10%的能量轉換效率以及每平方公尺約100 W的電力密度。相較於一般摩擦發電奈米發電機(TENG)技術僅有1~2%的效率,新加坡國立大學的技術高出5倍以上,並具備在下雨天也能發電的優勢。雖然平均而言,太陽能板每平方公尺可產生約210 W的電力,新技術在效率與輸出上尚不及太陽能板,但在空間狹小或天氣陰霾的情況下仍能穩定運作,故可望成為新的發電選項。
 
此外,透過實驗也證實了發電並非僅為短暫瞬間,而是可以持續產出電力。透過增加管子的數量,可以按比例提升輸出,甚至能讓12顆LED燈持續亮起20秒。過去的雨滴發電多採用TENG技術,而新技術則是直接從水的運動中產生電荷,無須使用幫浦或外部能源,結構簡單卻能實現持續發電。
 
相較於大型水力發電須仰賴大量水源與寬廣用地,「塞流」發電技術則具備輕量與小型化的優點,將可設置於大樓屋頂、住宅雨水排管、道路旁排水溝等狹小空間,且能大幅減輕維護負擔。
 
此項技術為能源供應提出了全新思維,雨水所蘊含的能量可望成為城市新動力。例如導入辦公大樓的雨水排放系統,將可作為災害時的緊急電源或提升節能效益。未來若與處理地表逕流的雨水花園(Rain Garden)或都市農場等綠色基礎設施相結合,則可望實現新型態的都市基礎建設。

資料來源: https://ideasforgood.jp/2025/05/09/renewable-energy-rain/
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