پرچم‌هایی که از باد و نور خورشید برق تولید می‌کنند

دانشمندان پرچم‌هایی ساخته‌اند که می‌توانند با استفاده از باد و نور خورشید انرژی الکتریکی تولید کنند. این پرچم‌های جدید با کمک نوارهای انعطاف‌پذیر پیزوالکتریک و سلول‌های منعطف فتوولتاییک ساخته شده‌اند. نوارهای پیزوالکتریک به پرچم این امکان را می‌دهد تا با حرکت‌کردن انرژی تولید کند. گفتنی است سلول‌های فتوولتاییک نیز بهترین روش تولید انرژی برق با استفاده از سلول‌های خورشیدی به‌شمار می‌روند.

پژوهش مذکور را دانشمندانی از دانشگاه منچستر انجام داده‌اند که از پیشرفته‌ترین پژوهش‌های دنیای امروز محسوب می‌شود و اولین پروژه‌ای است که هم‌زمان انرژی خورشید و باد را ازطریق پرچم‌های معکوس به‌کار می‌گیرد. این پژوهش در ژورنال اپلاید انرژی منتشر شده است.

این پرچم‌ها دراثر برخورد باد بارها این‌طرف و آن‌طرف می‌روند که به آن «نوسانات چرخه‌ی حد» (Limit-Cycle Oscillations) نیز می‌گویند. این روش برای تولید انرژی یکنواخت از تغییر شکل مواد پیزوالکتریک مناسب است. پنل‌های خورشیدی مزایای بیشتری دارند و مثل حجمی بی‌ثبات‌کننده در سرعت کمتر باد، حرکت‌دادن فلاپینگ (حرکت درجهت بالا و پایین) را شروع می‌کنند و درعین‌حال، می‌توانند از نور محیط انرژی برق تولید کنند.

دکتر آندریا، سیونکولینی از نویسندگان این پژوهش می‌گوید:

انرژی باد و خورشید به‌تناوب عمل می‌کنند و عملا یکدیگر را پوشش می‌دهند. خورشید معمولاً در هوای طوفانی دیده نمی‌شود و در روزهای عادی و آرام که باد ملایمی می‌وزد، اغلب خورشید در آسمان خودنمایی می‌کند. درنتیجه، به‌دلیل حضور متناوب خورشید و باد آن‌ها برای تولید هم‌زمان انرژی مناسب هستند.

این تیم پژوهشی از تکنیک‌های منحصربه‌فرد پژوهشی، مانند تصویربرداری سریع و ردیابی اشیاء با تحلیل پیشرفته‌ی داده‌ها استفاده کرد و آن‌ها را توسعه داد تا ثابت کند پرچم‌های آن‌ها کار می‌کند. این برداشت‌کننده‌های پیشرفته‌ی انرژی را در سرعت‌های مختلف باد از صفر متر‌برثانیه (در هوای آرام) تا حدود ۲۹ متربرثانیه (در هوای طوفانی)، با قراردادن درمعرض مداوم نور خورشید و شبیه‌سازی طیف گسترده‌ای از شرایط محیطی آزمایش کردند. در چنین وضعیت مختلفی، کل انرژی تولیدی حدود ۳ تا ۴ میلی‌وات بود. دکتر مصطفی نبوی، یکی دیگر از نویسندگان این پژوهش می‌گوید:

پرچم‌های معکوس خورشیدی و پیزوالکتریکی می‌توانند برای انواع حسگرهای با انرژی پایین و قطعات الکترونیکی انرژی لازم را تأمین کنند که با طیف انرژی مختلفی از ماکرووات تا میلی‌وات در دستگاه‌های کاربردی در هوابرد، مکان‌های دورافتاده‌ی روی زمین، دریا و شهرهای هوشمند کار می‌کنند. امیدواریم با توسعه‌ی این مفهوم بتوانیم دستگاه‌های الکتریکی را نیز پوشش دهیم که به انرژی بیشتری نیاز دارند. به‌عنوان مثال، بتوانیم ایستگاه تولید انرژی سازگار با محیط‌زیست برای شارژ دستگاه‌های موبایل ایجاد کنیم.

دکتر آلیستار ریول می‌گوید:

درحال‌حاضر، از چهارچوب محاسباتی جدیدی برای مدل‌سازی و شبیه‌سازی استفاده می‌کنیم که در دانشگاه منچستر توسعه یافته و بر دینامیک سیالات محاسباتی مبتنی است.