Perangkat Ini Menggunakan Langit Malam Yang Dingin Untuk Menghasilkan Listrik

Perangkat baru berfungsi seperti panel surya, kecuali itu tidak memanen energi dari matahari. Ini menangkap energi dari langit malam yang dingin.

Prototipe perangkat menghasilkan listrik yang cukup di malam hari untuk menyalakan bola lampu kecil. Versi yang lebih besar mungkin suatu hari akan menyalakan kamar atau mengisi baterai telepon. Itu juga bisa memberi daya elektronik di daerah terpencil atau sumber daya rendah yang kekurangan listrik.

Inti dari lampu malam baru ini adalah generator termoelektrik. Ini memanfaatkan perbedaan suhu antara Bumi dan luar angkasa. Generator kemudian menggunakan perbedaan itu untuk menghasilkan listrik.

Selama satu sisi lebih dingin dari yang lain, generator dapat menghasilkan listrik. Sisi yang lebih dingin menghadap ke langit dan menempel pada plat aluminium. Piring itu disegel di bawah penutup transparan dan dikelilingi dengan isolasi untuk mencegah panas. Pelat ini tetap lebih dingin daripada udara di sekitarnya dengan melepaskan panas yang diserapnya sebagai radiasi inframerah. Radiasi itu dapat menembus melalui penutup transparan dan terus menuju ruang luar.

Bagian bawah generator terpasang ke pelat aluminium terbuka. Piring itu dihangatkan oleh udara lokal. Pada malam hari, pelat atas bisa mendapatkan beberapa derajat Celcius lebih dingin daripada bagian bawah generator.

Para peneliti menguji prototipe 20-sentimeter pada malam Desember di Stanford, California. Generator menghasilkan daya sekitar 25 miliwatt per meter persegi perangkat. Itu adalah kekuatan yang cukup untuk menyalakan dioda pemancar cahaya kecil, atau bohlam LED. Perbaikan lebih lanjut dapat meningkatkan produksinya menjadi setidaknya 500 miliwatt per meter persegi. Untuk melakukan itu, sistem mungkin memerlukan lebih banyak isolasi di sekitar pelat atas yang dingin.

Para peneliti menggambarkan pencapaian mereka secara online 12 September di Joule.

“Itu ide yang sangat pintar,” kata Yuan Yang. Seorang ilmuwan materi, ia bekerja di Universitas Columbia di New York City dan tidak terlibat dalam pekerjaan itu. “Pembangkit listrik jauh lebih sedikit daripada panel surya,” katanya. Panel surya umumnya menghasilkan setidaknya 100 watt (bukan miliwatt) per meter persegi. Tapi generator baru ini mungkin berguna untuk daya cadangan, kata Yang. Mungkin juga memberikan sedikit energi untuk orang yang hidup dari jaringan listrik.

Bola lampu tipikal mungkin mengkonsumsi beberapa watt listrik, catat Shanhui Fan. Dia adalah seorang insinyur listrik di Universitas Stanford di California yang bekerja pada perangkat tersebut. Jadi sesuatu yang memakan beberapa meter persegi ruang atap mungkin menerangi ruangan dengan energi dari langit malam.

Perangkat itu juga dapat membantu menyalakan stasiun cuaca jarak jauh atau perangkat lingkungan lainnya, kata Aaswath Raman. Dia adalah ilmuwan bahan yang bekerja pada perangkat di University of California, Los Angeles. Ini mungkin berguna di daerah kutub yang tidak melihat sinar matahari selama berbulan-bulan, kata Raman. “Jika Anda memiliki beban daya rendah dan anda perlu menyalakannya selama tiga bulan kegelapan, ini mungkin solusinya.”

 

Energi Terbarukan Mungkin Bisa Menghijaukan Padang Pasir

Turbin angin dan panel surya yang menghasilkan listrik adalah contoh teknologi ramah lingkungan – atau “hijau”. Sebuah studi baru menemukan bahwa bentuk-bentuk energi terbarukan ini mungkin juga hijau dalam arti lain. Koleksi besar turbin itu atau yang disebut ladang panel surya tampaknya mampu membawa hujan ke padang pasir. Dan itu akan memungkinkan lebih banyak tanaman untuk tumbuh.

Eugenia Kalnay adalah pakar cuaca dan iklim. Dia bekerja di University of Maryland di College Park. Dia juga telah bekerja untuk Layanan Cuaca Nasional dan NASA. Di setiap tempat, ia telah menggunakan komputer untuk memodelkan cuaca dan iklim. Model semacam itu membantu para ilmuwan memahami bagaimana suhu dan hujan dapat berubah seiring waktu. Perubahan sehari-hari dikenal sebagai cuaca. Pola jangka panjang, seperti tren musiman yang bertahan selama bertahun-tahun, menggambarkan iklim suatu wilayah.

Turbin angin dan panel surya dapat mengubah cara udara bergerak. Saat angin bergerak melalui bilah-bilah pemintalan turbin, sebagian dari kekuatannya diubah menjadi listrik. Ini melemahkan angin itu. Turbin juga dapat mengubah jalur angin, mengarahkan sebagiannya di sekitar luar ladang angin.

Kedua teknologi juga dapat mempengaruhi suhu di dekatnya. Panel surya dapat menaikkan suhu yang berdekatan 3 hingga 4 derajat Celsius (5 hingga 7 derajat Fahrenheit). Turbin juga meningkatkan suhu, terutama dengan menjaga malam tetap hangat. Udara hangat naik. Jika naik cukup tinggi, dan menampung banyak uap air, akhirnya bisa mengembun menjadi awan yang menghasilkan hujan.

Dengan cara ini, ladang angin dan surya dapat mempengaruhi iklim. Tapi apakah perubahannya cukup besar? Itulah yang ingin diketahui oleh Kalnay dan yang lainnya. Model komputer baru mereka menunjukkan bahwa campuran teknologi energi ini dapat meningkatkan curah hujan dan akhirnya mengubah gurun menjadi daerah yang kaya tanaman.

Kalnay bekerja sama dengan Safa Motesharrei, seorang ilmuwan sistem di Maryland. Ilmuwan sistem mempelajari bagaimana sistem yang kompleks, seperti iklim, berfungsi. Pasangan Maryland merekrut Yan Li, seorang geoscientist di Beijing Normal University di China, untuk bergabung dengan mereka. Ketiganya membawa ilmuwan lain dari Maryland, Italia dan Cina untuk bergabung dalam studi mereka. Membangun ladang angin atau surya yang besar hanya untuk mempelajari pertanyaan mereka bukanlah pilihan. Itu akan terlalu mahal. Ini juga dapat menciptakan masalah iklim yang tidak terduga. Jadi tim bukannya menggunakan model komputer untuk menyelidiki bagaimana turbin angin dan pertanian tenaga surya dapat mengubah iklim suatu wilayah.

Model cuaca dan iklim bekerja dari data yang dikumpulkan selama beberapa dekade. Mereka termasuk data tentang cuaca yang berkembang ketika kondisi tertentu terjadi. Kondisi-kondisi ini termasuk suhu dan hujan atau salju. Mereka juga termasuk tekanan udara, angin, sinar matahari dan pergerakan panas masuk dan keluar dari tanah dan genangan air yang besar.

Untuk studi baru mereka, para peneliti mengembangkan model Gurun Sahara Afrika Utara. Gurun terbesar di dunia, Sahara mendukung sedikit kehidupan. Meskipun sedikit orang yang tinggal di sini, banyak yang tinggal di daerah sekitarnya. Jadi menempatkan ladang angin dan surya di daerah ini dapat membantu memenuhi kebutuhan listrik mereka.