Az Európai Unióban minden lehetséges módot megragadnak, hogy a század közepére sikerüljön elérni a klímasemleges gazdaságot. Ennek keretében azzal is próbálkoznak, hogy a levegő nedvességéből csiholjanak elektromosságot. Ez egy régi álom, de úgy tűnik, lehetséges megvalósítani. A Horizon, az EU kutatási és innovációs magazinja nemrég két uniós projekt kapcsán elemezte a lehetőségeket.

A levegőből nyert áramhoz a légkörben mindenütt ott lévő vízmolekulák statikus elektromosságának apró töltéseit kellene kinyerni, amit a fizika higroelektromosságnak, vagy páraelektromosságnak nevez.

A kulcs a légkörben lévő pára megcsapolása

Már Nicola Tesla gondolkozott a levegőből való áramkinyerés lehetőségéről az 1900-as évek elején, s ennek során kísérletek sorát végezte, hogy a légkörben lévő elektromos töltéseket elektromos energiává alakítsa.

Az ilyen áramtermelés még a villámok kialakulását is megakadályozhatja. Forrás: Horizon

Azóta sokkal többet tudnak a fizikusok erről a lehetőségről és konkrétan arról, hogy a levegőben a vízmolekulák hordozzák a töltéseket.

Az Európa Innovációs Tanács (EIC) Pathfinder programja által finanszírozott Catcher projekt hat tagország nyolc résztvevő intézményével gyürkőzik neki az érdekes feladatnak, s noha az elképzelés megegyezik Tesla álmával, a megvalósítás teljesen más utat követ. A mostani kutatás sejtszerűen épített kemény kristályos cirkónium oxid paneleket használ a légköri pára elektromosságának kinyerésére. A laboratóriumban egy nyolcszor öt centiméteres panel 50 százalékos páratartalmú közegből 0,9 Voltot tudott kinyerni, ami egy fél ceruzaelem teljesítményének felel meg. A kutatók azt szeretnék, hogy továbbfejlesztés után az ilyen cirkónium oxid panelek ugyanolyan mértékű villamos energiát termeljenek, mint a hasonló méretű napelemek. Elképzelésük szerint ebben az esetben a párakollektorok higroelektromos paneljeit akár a napelemfarmokhoz hasonló módon, akár egy-egy épület tetejére, az ottani áramellátás fedezésére is telepíthetnék.

A panelekhez nanoméretű cirkónium oxid részecskéket tömörítettek egy lapra, amelyek kapillárisszerű csatornácskákat tartalmaznak. A nanoszerkezetű anyag elektromos mezőket generál a kapillárisok belsejében, amelyek el is választják a töltéseket a légkörből abszorbeált vízmolekuláktól. Az eredmény egy fizikai és kémiai folyamatsor, melynek végén megjelenik a kinyert elektromos energia.

A párakollektorok napelemszerűen háztetőn is elképzelhetők

Másutt korábban egyébként az is felmerült, hogy ha az ilyen kollektorokat gyakorta viharos területeken helyezik el az épületek tetején, a panelek megcsapolva a levegő elektromosságát meggátolják a villámok kialakulásához szükséges elektromos töltések felgyülemlését is.

Egy szempontból az új technológia előnyösebb a nap- és szélenergiánál. Az előző két megújuló energiaféleség esetében az „erőművek” telepítését hosszas tervezésnek kell megelőznie, hogy azok a nap- vagy szélenergia leghatékonyabb befogásához a legoptimálisabb helyen épüljenek fel. Itt ez a fázis kimarad, hiszen a levegő páratartalma egy adott területen viszonylag kevés eltérést mutat. Ennek ellenére a klimatikus viszonyok mégis számítanak, hiszen egy minimális légköri páratartalomnak mindenképp lennie kell. Például a nagyon hideg területek ebből a szempontból nem jönnek számításba, mivel mínusz 15 foknál már nincs pára a levegőben. 

Az Európai Bizottság Horizon programjából finanszírozott SSHARE projekt hasonló területre koncentrál, de ez a higroelektromos panelek hűtő- fűtőrendszerekbe való építését célozza. Az ilyen továbbfejlesztett hősugárzó paneleket egy-egy szoba mennyezetébe építik be. Efölött perforált vízcsövek haladnak, s attól függően, hogy a csövekben hideg, vagy meleg víz folyik, a szoba hűtése, vagy fűtése a cél. A panel ezután vagy hőt sugároz, vagy a szoba páratartalmából elnyeli a meleget. A rendszernek képesnek kell lennie, hogy a vízgőzből nyert árammal energiával lássa el a rendszert keringtető szivattyúkat.

Baktérium, vagy só is kiszívhatja a nedvességet

A levegőben lévő nedvesség kiaknázása áramtermelés szempontjából forradalmian új irány, de Európán kívül is foglalkoznak a dologgal. Az USA-ban két éve jelentették be a Massachussets Egyetem kutatóinak léghajtású generátorát, amely ultravékony, baktériumok által előállított természetes fehérjéket használ, amelyekkel egy nanovezetéket vontak be. A vezeték két elektródát kötött össze és amikor a fehérjeréteg beszívja a levegő nedvességét, a szerkezet kialakítása révén áram jön létre az elektródák között, amellyel már kisebb eszközöket is sikerült működtetni.

A Szingapúri-i Nemzeti Egyetem fejlesztőinél ezzel szemben tengeri só vonja ki a nedvességet a levegőből. Az idén augusztusban bejelentett eszköz egy 0,3 mm vastag szövetréteget, tengeri sót, szén nanorészecskékből álló tintát és egy speciális vízelnyelő gélt tartalmaz.

Több helyen folynak tehát próbálkozások, amelyek még nem kiforrott megoldások, de a fizikai törvényeken alapuló új műszaki megoldások lehetőséget adnak a fejlődésre, s az idő választ ad, melyik út lesz az igazán járható.