У пошуках безкоштовної та нескінченної екологічно чистої енергії людство досконало вивчило можливості величезної кількості ресурсів. Енергія сонця, вітру, води, землі активно використовується в багатьох країнах світу, що говорить про успішність розробок та реалізованих проектів. Але пошук нових джерел енергії не припиняється навіть на мить. У 2020 році група вчених із США та Китаю розробила унікальний проект, який передбачає отримання енергії за допомогою дощових крапель. Так-так, енергія з дощу! Таке рішення може стати справжньою знахідкою для регіонів, де сонце – рідкісний гість.
Про отримання енергії за допомогою використання дощу говорили і раніше, але всі запропоновані вченими способи та представлені прототипи установок не давали змоги окупити витрати та зробити установку рентабельною.
Дощ та енергія: що спільного?
Керівник наукової групи з Китаю Ван Цуанкай представив світу удосконалений проект. За словами вченого, одна крапля дощу, що падає з висоти 15 см, здатна генерувати електричну напругу понад 140 Вольт. Потужність установки, що працює на такому джерелі енергії, здатна живити понад сотню невеликих світлодіодів. Створення подібного перетворювача енергії здатне вирішити проблему електропостачання невеликих пристроїв, наприклад датчиків у різних приладах. Дощові перетворювачі стануть чудовою альтернативою вже звичним сонячним батареям, які в похмуру погоду практично марні.
Досягти суттєвого підвищення ККД дощових генераторів вдалося шляхом внесення змін до конструкції пристроїв. Вчені запропонували накрити їх політетрафторетиленом (PVDF) – тонкою плівкою матеріалу, здатною накопичувати заряд у разі потрапляння на неї дощових крапель. Накопичення поверхневого заряду продовжується доти, доки він не досягне свого максимуму. У цьому випадку краплі виступають у ролі резисторів, а плівка – конденсатора.
Робота над практичним створенням перших дощових генераторів вже ведеться. Її результатом можуть стати спеціальні парасольки з вбудованими зарядними пристроями для гаджетів, дощові батареї для використання в регіонах, що зазнають сильних сезонних опадів та ін.
Робота ведеться по всьому світу
Про дієвість подібних установок свідчить також робота французької команди вчених під керівництвом Томаса Джагера. Спільно з колегами йому вдалося зібрати аналогічний перетворювач із застосуванням PVDF плівки завтовшки 25 мікрометрів. При попаданні на поверхню плівки крапель на ній виникають невеликі коливання, що генерують струм.
Чим більше – тим краще
Вчені вивели залежність ефективності (ККД) пристрою від розміру та сили падіння дощових крапель. Так, великі краплі, що падають з більшої висоти і з меншою швидкістю, здатні передати плівці енергію, еквівалентну 12 міліват. Таким чином, пластинка площею всього 3 см2 здатна генерувати струм до 15 міліват. При високій швидкості падіння крапель велика кількість енергії витрачається ще в польоті та при падінні, адже відбувається розбризкування.
Французьким вченим вдалося розрахувати енергоефективність дощів, що проходять над Францією. За їх даними, кожен квадратний метр землі, що потрапляє під дощ, здатний за рік генерувати до 1 Вт електроенергії.
Чи стане в найближчому майбутньому енергія дощу популярною альтернативою сонячним перетворювачам буде відомо вже дуже скоро. А поки що вчені продовжують розробляти найефективніші установки, які здатні довести світові, що енергія оточує нас з усіх боків. У тому числі – у дощову погоду.
