”Ångmaskiner” på sjöar kan ge förnybar energi

Från alla sjöar och vattendrag avdunstar vatten, i en naturlig process som drivs av solvärme. Om det går att ta till vara energin i vattenångan kan det bli en förnybar resurs, jämförbar med vind och sol.

Den teoretiska kapaciteten är stor, menar en forskargrupp vid Columbia University i en studie som publiceras i Nature Communications. För USA handlar det om en effekt på 325 gigawatt. Det motsvarar nära 70 procent av all energi som genererades i USA 2015.

Forskargruppen har i flera år utvecklat små maskiner som drivs enbart av avdunstat vatten.

– Avdunstning är en av naturens krafter som samhället har försummat väldigt länge, sa Ozgur Sahin, biträdande professor i bioteknik och ledare för forskningsgruppen, när han talade på World Economy Forum 2015.

Maskinerna finns i olika modeller, men har det gemensamt att de består av artificiella muskler av bakteriesporer fästa på tunna plastremsor.

Sporerna har förmåga att fånga upp vattenånga från luften, och expandera eller krympa i storlek beroende på luftfuktigheten. Sporerna får remsorna att expandera, sträcka ut sig, när det är hög luftfuktighet, och dra ihop sig i längd när luftfuktigheten minskar.

Läs mer:

Det liknar hur en muskel rör sig, och konstruktionen kallas Hydras, hygroscopi-driven artificial muscles. I maskinerna används de mekaniska egenskaperna i sporerna för att skapa en rörelse. I ena fallet att luckor öppnas och stängs, i det andra fallet att ett hjul snurrar.

– Om man gör en horisontell konstruktion med luckor kan sporbaserade material expandera och dra ihop sig utifrån avdunstningen, och röra luckorna fram och tillbaka, sa Ozgur Sahin på World Economy Forum.

Genom att koppla en generator till en sådan maskin kan energin i avdunstningen användas för att producera elektricitet.

Så här fungerar de två typerna av maskiner som forskarna har utvecklat.

Maskinerna presenterades första gången 2015. Den nya artikeln i Nature Communications handlar om vilken teoretisk potential som finns i den här energikällan.

Forskarna har räknat in sjöar och vattendrag i USA som är större än 0,1 kvadratkilometer, och undantagit Stora sjöarna utmed gränsen mellan USA och Kanada. Om all vattenyta används kan det ge en årlig kapacitet på 325 GW, beräknar de.

Ett annat användningsområde med tekniken är att det går att utvinna vatten från avdunstningen, som kan komma till nytta vid torrperioder.

I södra Sverige avdunstar varje år i genomsnitt 600 millimeter, vilket motsvarar 600 liter vatten per kvadratmeter.