В поисках бесплатной и бесконечной экологически чистой энергии человечество досконально изучило возможности множества ресурсов. Энергия солнца, ветра, воды, земли активно используется во многих странах мира, что говорит об успешности разработок и реализованных проектов. Но поиск новых источников энергии не прекращается ни на мгновение. В 2020 году группа ученых из США и Китая разработала уникальный проект, подразумевающий получение энергии с помощью дождевых капель. Да-да, энергия из дождя! Такое решение может стать настоящей находкой для регионов, где солнце — редкий гость.
О получении энергии посредством использования дождя говорили и ранее, но все предлагаемые учеными способы и представленные прототипы установок не давали возможности окупить затраты и сделать установку рентабельной.
Дождь и энергия: что общего?
Руководитель научной группы из Китая Ван Цуанкай представил миру усовершенствованный проект. По словам ученого одна капля дождя, падающая с высоты 15 см, способна генерировать электрическое напряжение более 140 Вольт. Мощность установки, работающей на таком источнике энергии, способна питать более сотни небольших светодиодов. Создание подобного преобразователя энергии способно решить проблему электроснабжения небольших устройств, например, датчиков в различных приборах). Такие преобразователи станут отличной альтернативой уже привычным солнечным батареям, которые в пасмурную погоду практически бесполезно.
Достичь существенного повышения КПД дождевых генераторов удалось путем внесения изменений в конструкцию устройств. Ученые предложили накрыть их политетрафторэтиленом (PVDF) — тонкой пленкой материала, способной накапливать заряд при попадании на нее дождевых капель. Накопление поверхностного заряда продолжается до тех пор, пока он не достигнет своего максимума. В этом случае капли выступают в роли резисторов, а пленка — конденсатора.
Работа над практическим создание первых дождевых генераторов уже ведется. Ее результатом могут стать специальные зонты с встроенными зарядными устройствами для гаджетов, дождевые батареи для использования в регионах, подверженных сильным сезонным осадкам.
Работа над проектами ведется по всему миру
О действенности подобных установок свидетельствует и работа французской команды ученых под руководством Томаса Джагера. Совместно с коллегами ему удалось собрать аналогичный преобразователь с применением PVDF пленки толщиной 25 микрометров. При попадании на поверхность пленки капель на ней возникают небольшие колебания, генерирующие ток.
Больше — лучше
Ученые вывели зависимость эффективности (КПД) устройства от размера и силы падения дождевых капель. Так, большие капли, падающие с большей высоты и с меньшей скоростью, способны передать пластинке энергию, эквивалентную 12 милливаттам. Таким образом, пластинка площадью всего 3 см2 способна генерировать ток до 15 милливатт. При высокой скорости падения капель большое количество энергии тратится еще в полете и при падении, ведь происходит разбрызгивание.
Французским ученым удалось рассчитать энергоэффективность дождей, проходящих над Францией. По их данным каждый квадратный метр земли, попадающей под дождь, способен за год генерировать до 1 Вт электроэнергии.
Станет ли в ближайшем будущем энергия дождя популярной альтернативой солнечным преобразователям будет известно уже очень скоро. А пока что ученые продолжают разрабатывать наиболее эффективные установки, способные доказать миру, что энергия окружает нас со всех сторон. В том числе — в дождливую погоду.
