Tech & Science

New Device Can Generate Power Anytime and Anywhere Just From Changes in Temperature

By Sydney Pereira On 3/6/18 at 6:30 AM EST

Scientists have created an entirely new way to generate electricity—anytime, anywhere. The device, known as a thermal resonator, can harness energy from temperature fluctuations happening all around us. Scientists from the Massachusetts Institute of Technology are working on accessing this "untapped energy source," which can function regardless of rain or shine, according to the new study's senior author, Michael Strano.

The unusual source of energy is drawn from the natural ebbs and flows of temperatures. The most obvious fluctuations, Strano said, are the changes between day and night. Large changes such as those generate the most power, but even minute temperature differences all around us can generate electricity.

The new technology has an advantage over solar power because it doesn't need direct sunlight SEBASTIEN BOZON/AFP/Getty Images

"We're actually surrounded by temperature fluctuations," Strano said. Sometimes, the temperature changes slowly, like outside—it changes over a 24-hour cycle. But even around the human body, if you were to carry a thermometer in your pocket, you would find it fluctuating every few seconds."

These temperature changes are constant and surround us everywhere we go, Strano explained. "We sit in a giant temperature bath, and when that bath fluctuates, you basically can generate electrical power," he said.

The thermal resonator, which appears like a black box, can use those constant temperature changes to generate electricity through a special material created at MIT. The material is made from metal foam coated in graphene and combined with a wax called octadecane, as detailed in the researchers' study published mid-February in Nature Communications. The thermal resonator is filled with this material, which can both absorb and store heat.

Close-up view shows the thermal resonator, which appears like a black box. Melanie Gonick

Related Stories

• Future Solar Panels Won't Waste Precious Sunlight
• Solar Energy From Windows Could Power Your Home One Day
• Windows That Generate Electricity Could Power Cities

After months of testing on the roof of an MIT building, researchers discovered that enough electricity could be generated to power LED lights, small computers and even batteries. Because the device works regardless of whether it is sunny or not, it has an advantage over solar power, too. Clouds, winds, or even sand, which often covers up solar panels in the middle of deserts, wouldn't affect its ability to harness power from the ever-changing temperatures. The device could even be retrofitted beneath a solar panel, bolstering the energy potential. This way, excess heat with energy potential isn't wasted.

It could be used in a variety of ways too. Since the material incorporated into the box isn't delicate or made from fragile parts, it could be buried underground or incorporated into building structures. The device could go as far as other moons or planets, powering up landers and rovers with just enough power to keep moving, but lasting long enough for space missions.

The team’s test device, which has been deployed on the roof of an MIT building for several months, was used to prove the principle behind their new energy-harvesting concept. Justin Raymond

It's a new field, Strano noted, but as more scientists continue to work on this way of generating power, more electricity could eventually be generated. Strano and his team have been researching this power source for around one year, and they are already thinking of starting a company to eventually commercialize the thermal resonator. This way of generating power is "more than just an invention," said Strano. "It's a new mechanism for generating electrical power."

Request Reprint & Licensing, Submit Correction or view Editorial Guidelines

چگونه در هزینه برق برای سرمایش صرفه جویی کنیم؟

چگونه هزینه برق را به یک‌سوم کاهش دهیم؟

مدیر دفتر مدیریت مصرف شرکت توزیع برق استان سمنان معتقد است که مدیریت مصرف کولرهای آبی موجب صرفه‌جوئی ۳۰ درصدی در هزینه خانوار می‌شود.

به گزارش ایسنا، سید بهروز کسائیان، اظهار کرد: کاهش استفاده از کولرهای آبی و قرار دادن آن بر روی دور کند در ساعات ۱۱ صبح تا ۱۵ بعد از ظهر و ۲۰ تا ۲۴ که ساعات پیک بار هستند می‌تواند کمک بسزایی در تقلیل هزینه‌های برق مصرفی کند.

وی با اشاره به ضرورت صرفه‌جویی در آب و برق مصرفی کولرها خاطرنشان کرد: رعایت چند نکته در خصوص مدیریت مصرف تقریباً یک‌سوم هزینه‌های خانوار را کاهش می‌دهد.

مدیر دفتر مدیریت مصرف شرکت توزیع برق استان سمنان ادامه داد: دقت به برچسب انرژی با رتبه بالا در هنگام خرید کولر آبی، توجه به ظرفیت و مساحت محل مورد نظر، استفاده از دماسنج در مکان و عدم روشن کردن مداوم کولر و… از مواردی است که به مدیریت بهینه مصرف در کولرهای آبی کمک می‌کند.

کسائیان با ارائه راهکارهای لازم برای مدیریت مصرف برق در سیستم‌های سرمایشی از شهروندان سمنانی خواست به‌جای کولرهای گازی از کولرهای آبی استفاده کنند.

احمد غنی‌پور بعدازظهر اظهار کرد: کولرهای آبی به نسبت کولرهای گازی، حدود چهار برابر کمتر برق مصرف می‌کنند و به دلیل اقلیم خشک و پایین بودن میزان رطوبت نسبی در استان، استفاده از کولرهای آبی به شهروندان سراسر این استان توصیه می‌شود.

این کارشناس مصرف انرژی خاطرنشان کرد: استفاده از دستگاه‌های تبریدی با رده انرژی بالا، سرویس دوره‌ای تجهیزات سرمایشی، عایق کاری کانال کولر، نصب سایه‌بان بر روی کولر و استفاده از دور کُند آن، از جمله مهم‌ترین راهکارهای مدیریت مصرف برق در این بخش به شمار می‌رود.

وی با اشاره به حجم بالای مصرف برق در فصول گرم سال گفت: صرفه‌جویی ۱۰ درصدی مشترکان در مصرف برق وسایل برودتی، تأثیر مناسبی در کاهش پیک بار خواهد داشت.

فرهنگسازی یک معلم برای تولید ثروت از زباله کاغذی

کردستان؛ فرهنگسازی یک معلم برای تولید ثروت از زباله (+عکس)

کار معلم جوان این روزها رونق گرفته و حالا دیگر هیچ دانش آموزی در دهگلان پیدا نمی شود که کاغذهای باطله را دور بریزد.

بازیافت چگونه انجام می شود؟ این سوال کافی بود تا محمد نادری معلم جوان دهلرانی فقط به نوشته های کتاب و آزمودن نتایج در آزمایشگاه اکتفا نکند و درس عملی خود را نه تنها برای دانش آموزان کلاسش بلکه برای 10 هزار دانش آموز دهگلانی اجرایی کند.

به گزارش ایرنا، چهار سال پیش بود که اولین جرقه ها در ذهن این معلم جوان شکل گرفت و پس از آن، تلاش برای ایجاد ارزش اقتصادی با استفاده از کاغذ قوت یافت.

معلم ۳۳ ساله دهگلانی در استان کردستان که ۱۵ سال سابقه تدریس دارد، چهار سال پیش با دانش آموزانش درباره بازیافت که یکی از مباحث درس شیمی بود بحث می کردند اما نبود زیرساخت های مناسب برای بازیافت این معلم را راهی استان های همجوار کرد تا درباره یکی از پرکاربردترین و در عین حال دور ریزترین ملزومات دانش آموزی تحقیق کند.

تمام توجه محمد نادری به کاغذ معطوف شد، از با ارزشترین مواد مصرفی دانش آموزان که با ارزش ترین منبع سلولزی هر کشوری هم محسوب می شود، منبعی که در مدارس تنها جنبه مصرفی داشت و هیچ تلاشی برای بازیافت آن انجام نگرفته بود.

هدر رفت این ارزش که با بی توجهی کامل معلمین و دانش آموزان انجام می شد، معلم جوان را نگران این مساله کرد که نوعی بی تفاوتی در میان آنان شکل گیرد و این میراث به نسل های آینده منتقل می شد.

حالا هدف معلم جوان دهگلانی مشخص بود از بیش از ۱۰ هزار دانش آموزان شهرستان دهگلان خواست تا کاغذهای خود را تفکیک و به مدارس تحویل دهند، مدیران مدارس نیز در ازای تحویل این کاغذها به پایگاهی در اداره آموزش و پرورش دهگلان بن خرید لوازم التحریر دریافت کردند و بخشی از نیاز مدرسه به تامین کاغذ حل شد.

کار معلم جوان این روزها رونق گرفته و حالا دیگر هیچ دانش آموزی در دهگلان پیدا نمی شود که کاغذهای باطله را دور بریزد چون می داند که با ذخیره و تحویل کاغذ به مدرسه، می تواند در تجهیز پژوهش سرای دانش آموزی رازی دهگلان سهیم باشد، بخشی از نیاز مدرسه به کاغذ را تامین کند و حتی در تهیه ملزومات مدرسه برای همکلاسی بی بضاعتش شریک شود.

دانش آموزانی که کاغذ تحویل می دهند در روز درختکاری یک نهال هم هدیه می گیرند و خود مسئول کاشت و مراقبت از آن هستند.

کلاس درس همه ۱۵۰ مدرسه شهری و روستایی دهگلان از محل در آمد همین طرح که به خانه تکانی کاغذی شهرت دارد، مجهز به سطل زباله مخصوص زباله کاغذی شده است، سطل هایی که کاغذ باطله جمع می کنند و کاغذی با کیفیت مناسب به دانش آموزان تحویل می دهند آن هم با تلاش محمد نادری.

بنیانگذار اجرای طرح کاغذی در دهگلان می گوید: هدف از اجرای این طرح، نهادینه کردن ارزش اقتصادی زباله به عنوان طلای کثیف، آموزش روش و زمان درختکاری به دانش آموزان، تقویت روحیه کار جمعی و توجه به آموزش های زیست محیطی در مدارس است.

نادری با بیان اینکه این طرح تمام افراد خانواده را درگیر می کند، افزود: اعضای خانواده هم تحت تاثیر پیام فرهنگی این طرح قرار می گیرند و اهمیت بازیافت و تفکیک زباله ها بویژه زباله های کاغذی در متن زندگی آنان قرار می گیرد و زیرساخت های فرهنگی لازم برای اجرای طرح های زیست محیطی آتی را فراهم می کند.

وی درباره فواید اجرای این طرح در مدارس هم می گوید: معلمان مدارس هم بطور عملی به آموزش حفظ محیط زیست می پردازند.

نادری طرح خود را از دبیرستان توحید دهگلان آغاز کرد و با اینکه حالا مدیر پژوهش سرای رازی دهگلان است اما این طرح نه تنها تعطیل نشده بلکه به تمام مدارس دهگلان تعمیم یافته و مدارس موفق همه ساله تندیس مدرسه سبز را دریافت می کنند.

طرح آقای معلم دهگلانی ملی هم شد و از چابهار هم برای آشنایی با راز و رمز موفقیت این طرح تماس گرفتند و حالا دیگر شهرهای کردستان هم در حال اجرای این طرح هستند، مریوانی ها می خواهند از محل در آمد این طرح برای پژوهش سرای دانش آموزی شهرشان یک تلسکوپ بزرگ بخرند.

امسال کمیسیون ملی یونسکو این طرح را به عنوان طرح برتر ایران در زمینه آموزش برای توسعه پایدار انتخاب کرد.
سطل زباله سوز در مدارس دهگلان حذف شده و این معلم جوان به هدفش رسیده است هدف او ایجاد چرخه ای برای درک ارزش کاغذ بود که به آن دست یافت و حال می داند که بدون مدیریت او، دانش آموزان و حتی شهروندان دهگلانی هم به ارزش کاغذ پی برده اند.

او می گوید: ایران ۱۴ میلیون دانش آموز دارد و اگر هر دانش آموزی در طول سال پنج کیلوگرم کاغذ تحویل مدارس دهد چیزی نزدیک به ۷۰ میلیون کیلوگرم کاغذ در سال بازیافت می شود.

نادری در مدت زمانی چهار سال فعالیت خود ۵۵ تن کاغذ در دهگلان جمع آوری کرده است، ارزش ریالی هر کیلوگرم کاغذ چیزی معادل یک هزار و ۷۰۰ تومان است و همین درآمد می تواند نیاز مدارس به کاغذ را تامین کند اگر معلمانی مانند آقای نادری دلسوزانه وارد کار شوند.

او اکنون طرح بزرگتری در دست اجرا دارد، می خواهد با کمک دانش آموزان روستایی طرح تفکیک زباله های روستایی را برای ساماندهی این معضل اجرایی کند.

تحقیقاتش هم کامل شده و عقیده دارد که پیش نیاز خاصی لازم ندارد، مشوق هایی برای این کار هم در نظر گرفته و منتظر کمک شهرداری، دهیاری و دیگر متولیان اجرایی است تا این طرح را هم کلید بزند.

پیشرفت کشور مبتنی بر عامل درون‌ زایی و اتکا بر استعدادها و ظرفیت‌های بومی میسر است، ایده های کوچکی مانند همین طرح خانه تکانی کاغذی منجر به خانه تکانی روستایی و بعد شهری می شود و فرهنگ مصرف درست، به موقع و به اندازه که یکی از ابعاد مهم سبک زندگی اسلامی است در پرتو آن شکل می گیرد.

این ایده ها می توانند در تحقق سند الگوی ایرانی اسلامی پیشرفت هم موثر باشند، اگر چه کوچک به نظر می آیند اما همین قطره های کوچک هستند که تبدیل به دریا می شوند.

اختراع خنک‌ساز طبیعی ارزان بدون استفاده از منابع آبی یا فسیلی در همدان

مخترع همدانی برای نخستین بار در کشور، موفق به ساخت و طراحی نوعی خنک‌ساز طبیعی شده که با ارزان‌ترین روش و بدون مصرف منابع آبی یا فسیلی می‌تواند موجب خنک‌سازی ساختمان شود.

به گزارش تسنیم، مهدی شعبانیان، مخترع دستگاه خنک‌ساز با اشاره به تاریخچه استفاده از خنک ساز‌های طبیعی در جمع خبرنگاران اظهار داشت: مهندسان و معماران خلاق ایرانی نخستین کسانی بودند که در برابر شرایط سخت جغرافیایی مقاومت کرده و توانستند سازه‌های بادگیر را ابداع کنند که این خود یک افتخار بزرگ است.».

وی که توانسته برای نخستین بار در کشور، دستگاه خنک‌سازی ساختمان‌ با روشی ساده و ارزان را بسازد، افزود: پیشینه سازه‌های بادگیر در ایران به 4 هزار سال پیش از میلاد مسیح برمی‌گردد که نمونه آن‌ها، بادگیرهای مرتفع خنک‌ساز بوده‌اند به طوری‌که از انرژی تجدیدپذیر باد بدون استفاده از انرژی‌های امروزی برای تعدیل دمای خانه استفاده می‌شد.

عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی همدان بیان کرد: طراحی این سازه‌ها با معماری بسیار زیبا موجب خنک ماندن دمای خانه در دل کویر شده و عملکرد این سازه‌ها بسیار شبیه به کولرهای آبی امروزی بوده است.

شعبانیان در مورد دلیل ساخت خنک‌ساز طبیعی ساختمان نیز مطرح کرد: مردم ایران با توجه به محل زندگی برای خنک کردن خود در فصل گرما از کولر استفاده می‌کنند که کولرهای آبی علاوه بر مصرف زیاد آب و برق و ایجاد سردردهای موقت و گرفتگی بینی برای نقاطی که آب و هوای مرطوب دارند هم مناسب نیست.

وی تصریح کرد: کولرهای آبی زمانی که در معرض گرد و خاک و هوای آلوده قرار می‌گیرند، آلودگی‌ها و عوامل بیماری‌زا را به‌ راحتی وارد خانه کرده و بیشتر افرادی که از کولر آبی استفاده می‌کنند، در طول تابستان دچار سردردهای موقت، گرفتگی بینی، گلودرد، عطسه و سرفه می‌شوند.

عضو هیئت علمی گروه معماری دانشگاه آزاد واحد همدان با بیان اینکه کولرهای گازی هم مصرف بالای انرژی دارند، گفت: این موارد موجب شد تا به فکر ساخت نوعی خنک‌ساز که بدون استفاده از برق و آب محیط را خنک سازد بیفتم.

شعبانیان در مورد روش کار این خنک‌ساز بیان کرد: برای اینکه بتوانیم این خنک‌ساز را در ساختمان‌ مورد استفاده قرار دهیم، حفره‌های قیفی شکلی را طراحی و در پنجره‌ای خاص به‌ کار برده‌ایم که اساس کار این حفره‌ها مانند فوت کردن به دست در حالتی است که دهان جمع شده است.

واحد: ساعات کم باری، میان باری و پرباری (پیک مصرف) در نوشته زیر دقیق نیست ولی توضیحاتش نسبتاً خوب است. اگر کنتور برق از نوع جدید باشد می توان شماره های مصرف برق در سه حالت بار را جداگانه روی آن خواند. نشانِ شمار هر دسته چنین است:

پرباری  با 1.8.1   -  میان باری با 1.8.2   -  کم باری با 1.8.3 نمایان می شود.

با بررسی انجام شده این ساعات (به وقت ایران) این چنین است:

زمستان:    کم باری: 21:30 تا 6 صبح ،   میان باری:  6 صبح تا 17:30 ،  پرباری: 17:30 تا 21:30

بهار:   کم باری: 0:30 تا 8:30 صبح ،   میان باری: 8:30 صبح تا 20:30 ،  پرباری: 20:30 تا 24:30

---

ساعات اوج مصرف برق (پیک) و ساعات کم باری شبکه چه ساعاتی است؟

به ساعت ‎ هایی که مصرف برق در کل کشور زیاد است، ساعت اوج مصرف یا پیک مصرف می ‎ گویند. در ساعات اوج مصرف برق که در اواخر روز می‌باشد، وسایل روشنایی نیز به جمع مصرف‌کنندگان برق می‌پیوندد. و این در حالی است که مصرف‌کنندگان ثابتی نظیر یخچال و فریزر و ... از قبل در مدار بوده‌‌اند. در این صورت است که مصرف انرژی الکتریکی به حداکثر میزان خود می‌رسد و اصطلاحاً به آن پیک مصرف برق می‌گوئیم. لازم به ذکر است که در کشورهای پیشرفته صنعتی، ساعات پیک مصرف عموماً در روز اتفاق می‌افتد. در حالی که ساعات پیک کشور ما همانطور که گفته شد در تابستان بین ساعات 19 تا 23 و در زمستان بین ساعات 18 تا 22 است همچنین در بعضی از فصلهای سال مصرف برق نسبت به سایر فصول سال بیشتر است مثلاً در ساعات پیک مصرف کارخانجات نیز بسته به نوع محصولات و فرآیندهای تولید، متفاوت است. اما متأسفانه وجود ساعات اوج مصرف برق در کشور ما، به دلیل استفاده بی ‎ رویه مصرف‌کنندگان بخش‌های خانگی و تجاری است نه بخش صنعت. برای تأمین نیروی برق مورد نیاز در ساعات پیک (اوج مصرف برق) نیاز به سرمایه‌گذاری‌‌های کلان برای احداث نیروگاه‌های جدید می‌باشد که تنها چند ساعت در شبانه‌روز به تولید برق بپردازند. بنابراین برق تولید شده توسط این نیروگاه‌ها بسیار گران تمام می‌شود. مثلاً در ساعات پیک سال 1372، 2000 مگاوات برق تنها در یک درصد از طول زمانی سال به مصرف رسیده که این رقم معادل حدود 2 میلیارد دلار سرمایه‌گذاری برای احداث نیروگاه‌های جدیدبوده است.

* ساعات پیک شبکه سراسری(در این ساعات نباید از وسایل برقی پر مصرف استفاده کرد) تابستان (از ساعت 19 الی 23) زمستان (از ساعت 18 الی 22)
* ساعات کم باری شبکه سراسری (بهترین زمان برای استفاده از وسایل برقی پر مصرف) شش ماهه اول (از ساعت 23 الی 7) شش ماهه دوم (از ساعت 22الی 6)

در ساعات پیک مصرف هزینه برق شبکه حدودا سه برابر حساب میشه و در این زمان نباید از وسایل برقی پر مصرف مانند (لباس شویی، اتو، جاروبرقی و ... استفاده کرد چون فشار خیلی زیادی به شبکه میاره ولی در ساعات کم باری بهترین زمان برای استفاده از این وسایل هست و هزینه برق در این ساعت حدود یک چهارم بهای میان باری محاسبه میشه.

با رعایت الگوی مصرف در مصرف برق هزینه ای کمتری برای بهای برق مصرفی خواهید داد