Revolutionaire Motor Benut Koude van de Ruimte voor Nachtelijke Energie
Wetenschappers van de Universiteit van Californië, Davis hebben een baanbrekende motor ontwikkeld die mechanische energie opwekt door gebruik te maken van de extreme kou van de ruimte. Het innovatieve systeem gebruikt een aangepaste Stirlingmotor die 's nachts volledig passief werkt zonder externe stroombron, wat een duurzame manier biedt om energie te produceren wanneer zonnepanelen inactief zijn.
Hoe de Ruimte-aangedreven Motor Werkt
De bovenkant van de motor is bedekt met een speciale verf die infraroodstraling rechtstreeks de ruimte in uitstraalt, waar de temperatuur ongeveer -270 graden Celsius bedraagt. 'Ons systeem gebruikt in feite het universum als zijn warmteafvoer,' legt professor Jeremy Munday, hoofdonderzoeker van het project, uit. 'Door warmte de ruimte in te stralen via het atmosferische venster tussen 8 en 13 micrometer, creëren we een temperatuurverschil dat de motor aandrijft.'
Tegelijkertijd blijft het onderste deel van de motor warm via een aluminiumplaat die vijf centimeter diep in de grond is begraven en warmte opneemt van de aarde. Dit temperatuurverschil van ongeveer tien graden Celsius is voldoende om de Stirlingmotorcyclus aan te drijven, waarbij gas in een afgesloten cilinder uitzet bij verhitting, een zuiger omhoog duwt, dan afkoelt en samentrekt aan de bovenkant, en het proces continu herhaalt.
Prestaties en Testresultaten
Tijdens een jaar lang testen in Californië genereerde het prototype consistent meer dan 400 milliwatt mechanische energie per vierkante meter, waarbij het vliegwiel met ongeveer één omwenteling per seconde draaide. 'Het systeem presteert het meest betrouwbaar tijdens heldere, droge nachten wanneer atmosferische interferentie minimaal is,' merkt promovendus Tristan Deppe, medeauteur van de studie gepubliceerd in Science Advances, op.
Hoewel de huidige opbrengst bescheiden is, geloven onderzoekers dat optimalisatie de efficiëntie kan verhogen tot meer dan zes watt per vierkante meter. De motor kan ook elektriciteit opwekken wanneer gekoppeld aan een kleine dynamo, hoewel deze conversie enig mechanisch energieverlies veroorzaakt.
Praktische Toepassingen en Toekomstig Potentieel
De technologie toont directe praktische waarde voor landbouwtoepassingen. Toen onderzoekers het vliegwiel vervingen door een ventilatorblad, genereerde het systeem een luchtstroom van meer dan 0,3 meter per seconde—voldoende voor het circuleren van koolstofdioxide in kassen om plantengroei te verbeteren. 'Dit zou een revolutie kunnen betekenen voor nachtelijke ventilatie in agrarische omgevingen zonder netstroom nodig te hebben,' benadrukt Munday.
Met grotere temperatuurverschillen zou het systeem voldoende ventilatie kunnen bieden voor openbare gebouwen zoals bibliotheken. Het onderzoeksteam heeft verschillende verbeterpunten geïdentificeerd, waaronder betere isolatie van de koude plaat, efficiëntere warmteoverdracht naar de grond en grotere motorcilinders om de prestaties te verbeteren.
Naarmate radiatieve koelingstechnologie zich ontwikkelt naar commerciële toepassingen, vertegenwoordigt deze ruimte-aangedreven motor een significante stap in duurzame energie-innovatie. UC Davis heeft een voorlopig patent aangevraagd voor de technologie, die uiteindelijk schone, continue stroom zou kunnen leveren voor verschillende nachtelijke toepassingen wereldwijd.