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海からの力の収穫
からの研究者 SRIインターナショナル カリフォルニア州メンロパークに拠点を置く、は最近、いわゆる人工筋肉を使用して、波に乗って上下するブイの動きから電力を生成するシステムの最初の海洋テストを完了しました。プロトタイプはほとんど電力を生成しませんが、研究者は、この技術に基づくウェーブファームは、最終的には出力で風力タービンに匹敵し、クリーンエネルギーの重要な供給源を提供する可能性があると述べています。
波力： 波の動きから電気を発生させるブイ。ブイの中央にある透明なシリンダー（下の画像を参照）には、ブイが上下に動いて電極を分離および結合するときに伸縮するゴム状の材料のロールが含まれています。
海のエネルギーを利用する技術はすでに存在しますが、波の打ち寄せに耐えられないことが主な理由で、広く採用されていません。新しいシステムは、より安価で信頼性の高いものになる可能性があると研究者らは述べています。
以前のシステムでは、複雑なトランスミッションを備えたダイナモ、油圧ピストン、タービンなど、より従来型の電磁装置が使用されていました。特にトランスミッションのギアは、海の波の不規則な波による摩耗に対して脆弱です。
対照的に、SRIシステムは、おもりに取り付けられたゴムのシートにすぎません。 SRIの主任研究員であるロイ・コーンブルー氏は、輪ゴムのような機械的な複雑さを持っていると言います。結果として、それは波の衝撃をよりよく吸収することができます、と言います ヨセフバー-コーエン 、カリフォルニア州パサデナにあるNASAのジェット推進研究所の上級研究員。さらに、Bar-Cohen氏は、システムの材料は安価であるため、他の電源と価格を競うのに役立つ可能性があると付け加えています。
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ビデオ：パワーブイ
新しい発電機の心臓部にあるポリマーベースのシステムは、人工筋肉のバリエーションです。これは、ロボットなどのアプリケーションで電気モーターの代替として開発されたデバイスです。人工筋肉は、電圧を加えると膨張または収縮しますが、同じプロセスが逆に機能する可能性があります。筋肉が外力によって伸ばされると、電気が発生する可能性があります。数年前、SRIは、靴のかかとに埋め込まれた小さなデバイスを開発しました。これにより、着用者は歩くだけで携帯電話を充電できます。ウェーブハーベスティングシステムは、基本的に同じテクノロジーのより大きなバージョンです。
SRIの研究者は、市販のゴム材料を2つの電極の間に挟むことでジェネレーターを構築しました。これらの電極は、導電性材料を含む脂っこいポリマーでできています。次に、ゴムシートと電極を巻物のように巻き上げて、中空のチューブを形成します。外力でチューブを引っ張るとゴム層が薄く伸び、電極間の隙間が狭くなります。最初に、小さなバッテリーが電極間に電圧を印加します。ゴムが元の形状に戻ると、電極が押し離され、電極間の電圧が上昇します。この余分なエネルギーを吸い上げて電流を発生させることができます。その電流の一部がシステムにフィードバックされるため、バッテリーは最初のサイクルでのみ使用されます。
研究者たちは最近、フロリダ沖でシステムをテストしました。中空管の形に丸められた数平方メートルのゴムがおもりに取り付けられ、ブイの中央に取り付けられました。ブイが水中で揺れると、重りが上下し、ゴムが繰り返し伸びて跳ね返り、発電します。
これまでのところ、このプロトタイプは約5ワットの電力しか生成しません。これは、小さな電球には十分です。ただし、ゴムは薄いため（約0.1ミリメートルの厚さ）、さらに多くのゴムを巻き上げても、同じブイに収めることができます。最適化された電子機器と改良されたブイ設計を備えた、長さ約1メートル、厚さ0.5メートルのゴムの束は、1キロワットの電力を生成する可能性があるとKornbluh氏は言います。一連のブイまたはより大きな浮き構造物は、かなりの量の電気を生成する可能性があります。 （1000個のブイが約750戸の家に電力を供給することができます。）別の設計では、流れや潮の力によって前後に羽ばたくときに電力を生成するゴムの水中シートを使用できます。このようなシステムは、ニューヨークのイーストリバーで最近使用されたタービンよりも弾力性があることが証明される可能性があります。それらの機械部品は、潮汐力に耐えられないことが証明されました。
SRIシステムは、キロボルトの範囲の高電圧を生成します。これは靴の発電機にとって問題でした。変圧器は、携帯電話やその他のデバイスを揚げることができないように電圧を十分に下げる必要がありましたが、それでも靴に収まらなければなりませんでした。しかし、ブイの用途では、水中ケーブルに沿って海岸に電気を送り返すのがより効率的になるため、高電圧が有利です。研究者によると、今後の主な課題は、信頼性の高い製造プロセスを開発することです。彼らの最近のシステムのテストはまた、発電のための最良の方法で波に反応する新しいブイを設計することの重要性を強調しました。また、ポリマーの両端の電圧を変化させることで、さまざまな気象条件に適応するようにシステムの剛性を変更できる電子機器を設計する必要があります。
このシステムの最初の商用アプリケーションは、ナビゲーション、通信、センサーブイに電力を供給するシステムに含まれる可能性が高く、これらは2年以内に実現する可能性があるとKornbluh氏は推定しています。しかし、大規模な発電のためにシステムを立ち上げることができるようになるまでには、5年から10年かかる可能性があります。
とてもエキサイティングです、と言います レイ・ボーマン 、テキサス大学ダラス校の化学教授。これは、海洋のリモートデバイスだけでなく、おそらく大規模な環境発電にも、エネルギーを収穫するための有望な方向性です。