Laden we straks onze smartphone op met elektriciteit uit regendruppels?

Het regent pijpenstelen. Tijd om je smartphone op te laden. 

Het klinkt als toekomstmuziek, maar wetenschappers van de National University of Singapore hebben een systeem ontwikkeld dat elektriciteit opwekt uit vallende waterdruppels, en de resultaten zijn echt niet zo slecht als je zou denken. 

Hoe het werkt
Iedereen kent het verschijnsel van statische elektriciteit: wrijf een ballon tegen je trui en plots blijft hij aan de muur ‘plakken’. De Singaporese onderzoekers maakten slim gebruik van een vergelijkbaar principe. Ze ontdekten dat water dat op een speciale manier door een buis stroomt, elektriciteit kan opwekken.

Het geheim zit hem in wat de wetenschappers ‘propstroming’ noemen. Stel je een verticale buis voor waarin waterdruppels niet als één continue stroom naar beneden vallen, maar als kleine waterkolommen met luchtbellen ertussen. Tijdens dit proces worden positieve waterstofionen en negatieve hydroxide-ionen van elkaar gescheiden. De hydroxide-ionen hechten zich bij voorkeur aan de buiswand, terwijl de zeer beweeglijke waterstofionen met het water mee naar beneden stromen. Deze scheiding van ladingen wekt elektriciteit op, en dat gebeurt veel efficiënter dan bij conventionele methoden.

Eenvoudige proefopstelling
Het onderzoeksteam bouwde om het concept te testen een eenvoudige opstelling: een toren waaruit waterdruppels vallen, die vervolgens in een dunne buis van ongeveer 32 centimeter terechtkomen. De binnenkant van deze buis is bedekt met een speciaal soort kunststof. Wanneer de druppels de buis raken, ontstaat de propstroming en wordt er elektriciteit opgewekt die kan worden opgevangen via draadjes aan de boven- en onderkant van de buis.

100 watt per vierkante meter
Het systeem zet meer dan 10 procent van de zwaartekrachtenergie van het vallende water om in elektriciteit. Met slechts één buis van 2 millimeter doorsnede genereerde het systeem een gemiddeld vermogen van 440 microwatt. Omgerekend naar een vierkante meter oppervlak voor het opvangen van regenwater komt dit neer op ongeveer 100 watt per vierkante meter. Dat is eigenlijk al genoeg om je smartphone op te laden. Eerdere technieken die elektriciteit probeerden op te wekken uit stromend water in kleine kanaaltjes haalden nauwelijks 1 procent rendement. 

Ook in de praktijk getest
Om te laten zien dat het echt werkt, bouwden de onderzoekers een mini-opstelling met vier buisjes. Daarmee konden ze twaalf kleine LED-lampjes twintig seconden lang laten schijnen. En dat terwijl ze waterdruppels gebruikten die veel langzamer vielen dan echte regendruppels.

Wat kunnen we ermee?
Dit idee zou volgens de onderzoekers wel eens groot kunnen worden. Normale waterkrachtcentrales hebben rivieren en dammen nodig, maar deze technologie kun je gewoon in de stad gebruiken. Denk aan buizen op je dak die regenwater opvangen en omzetten in stroom. Het is simpel, makkelijk te plaatsen en heeft weinig onderhoud nodig. Dat maakt het een mooie aanvulling op zonnepanelen of windmolens.

Nog lang niet perfect
Hoewel de resultaten veelbelovend zijn, kent de technologie ook enkele belangrijke beperkingen. De onderzoekers testten het systeem onder gecontroleerde laboratoriumomstandigheden, met een constante watertoevoer. In de praktijk zal regenval veel onregelmatiger zijn. Ook is nog niet duidelijk hoe duurzaam de materialen zijn en hoe lang ze meegaan bij langdurig gebruik. En dan is er nog het regenwater zelf: in steden is dat vaak vies door luchtvervuiling, wat het systeem minder goed kan laten werken. Groter maken, voor hele wijken bijvoorbeeld, is ook nog een technische puzzel.

Een blik op de toekomst
Zijn we al zover dat een regenbui je huis van stroom voorziet? Nee, nog lang niet. Maar deze ontdekking laat zien dat er nog heel wat slimme manieren zijn om schone energie te winnen. Het systeem is zo eenvoudig (geen dure turbines, geen gedoe met veel bewegende onderdelen) dat het voor bepaalde niche zaken echt iets kan worden. Wie weet, misschien laden we over een paar jaar echt onze telefoon op met een flinke plensbui.