Bagaimana Plug Flow Mengubah Air Hujan menjadi Listrik Terbarukan

Peneliti National University of Singapore menghasilkan listrik dengan membiarkan air jatuh melalui tabung kecil yang berdiri tegak. Alirannya tidak berupa kolom air yang terus-menerus: air terbagi menjadi sumbat-sumbat pendek yang dipisahkan udara, disebut plug flow. Metode ini jauh lebih efektif daripada aliran kontinu pada uji laboratorium, tetapi belum terbukti dapat memasok listrik untuk sebuah rumah.

Bagaimana listrik terbentuk?

Saat air menyentuh permukaan padat, muatan listrik dapat terpisah di antarmuka tersebut. Pada aliran yang terus-menerus, hasilnya dibatasi oleh lapisan ganda listrik yang sangat tipis dan panjang Debye. Air yang mengalir sebagai kolom-kolom terpisah di dalam tabung berukuran milimeter menimbulkan kondisi antarmuka berbeda. Tim menemukan pemisahan ion hidrogen dan hidroksida tanpa memerlukan permukaan yang telah diberi muatan sebelumnya.

Sumber: ACS Central Science (2025)

Perangkat dan hasil pengujian

Air menetes dari jarum logam mendatar ke tabung polimer tegak berdiameter 2 milimeter dan panjang sekitar 32 sentimeter. Segmen-segmen air dipisahkan oleh udara. Listrik dikumpulkan dari dua titik: bagian atas tabung dan wadah air di bawahnya.

Pada laju 80 mililiter per menit, satu tabung menghasilkan daya rata-rata sekitar 440 mikrowatt. Efisiensi optimal yang dihitung adalah 10,4% dari penurunan energi potensial gravitasi air. Angka sekitar 100 watt per meter persegi adalah kepadatan daya yang diekstrapolasi terhadap luas penampungan, bukan keluaran satu tabung. Dalam perbandingan yang digunakan peneliti, plug flow menghasilkan listrik sekitar 100.000 kali lebih banyak daripada aliran kontinu. Perangkat dapat menyalakan beberapa lampu LED dan daya bertambah ketika tabung kedua dipasang.

Pengujian selama hingga dua jam dan pengoperasian berulang selama tujuh hari menunjukkan efisiensi yang relatif konsisten di laboratorium. Air keran dan larutan garam encer juga diuji. Namun, hasil ini belum membuktikan keandalan selama bertahun-tahun di luar ruangan atau produksi listrik dalam jumlah besar dari hujan sungguhan. Keluaran sangat bergantung pada tersedianya aliran air.

Potensi penggunaan

Rancangan sederhana ini mungkin berguna untuk sensor kecil atau perangkat berdaya rendah. Pemakaian komersial masih memerlukan pengujian skala, penyimpanan listrik, ketahanan, dan biaya. Belum ada dasar untuk memastikan produk akan dipasarkan dalam 5–10 tahun. Clearway Energy, yang disebut dalam artikel Inggris, mengembangkan sumber energi terbarukan lain dan tidak berpartisipasi dalam penelitian ini.

Clearway Energy (CWEN) (CWEN )

Berita terbaru Clearway Energy

Studi: Ao, C. K. dkk., “Plug Flow: Generating Renewable Electricity with Water from Nature by Breaking the Limit of Debye Length”, ACS Central Science 11, 719–733 (2025). doi:10.1021/acscentsci.4c02110.