Енергія дощових крапель: інноваційна технологія виробляє електрику в 100 000 разів ефективніше (відео)

Дослідники з Сінгапуру створили інноваційну систему, яка може генерувати електричну енергію у 100 000 разів більше, ніж це було відомо раніше, використовуючи новаторський принцип "поршневого потоку" для збору енергії з дощових опадів.

Відкриття показує, що наявні обмеження для відновлюваної енергетики можна перевершити і навіть знайти нові джерела. Німецький блогер із ніком German Science Guy пояснив, як працює технологія.

Ця інновація ґрунтується на концепції "поршневого потоку". На верхній частині системи розташовується резервуар, оптимально заповнений дощовою водою. Рідина вивільняється з цього контейнера через голку, випускаючи краплі, які вдаряються об стінки вертикальної полімерної трубки, діаметром приблизно 2 мм і довжиною 30 см, після чого падають у нижній металевий резервуар.

Вода проходить через трубку не безперервним потоком, а у формі переривчастих струмків, нагадуючи розсипане перлове намисто, де краплі змінюються повітряними бульбашками. Голка та нижній резервуар з'єднані електричним шляхом та підключені до чутливих вимірювальних пристроїв. Це дозволяє визначити, яке напруження виникає під час функціонування станції.

Вода складається з молекул H2O. У невеликих масштабах ці молекули розпадаються внаслідок самоіонізації на позитивно заряджені іони водню H+ і негативно заряджені іони гідроксиду O-. Таким чином, контакт між водою і трубками відокремлює ці іони один від одного, змушуючи рухатися в різних напрямках. У верхній і нижній частинах трубки створюються різні електричні заряди. І коли ці кінці з'єднуються електродом, з'являється електричний струм.

Ця конструкція успішно вирішує проблему обмеженої довжини, властиву Дубаю, — фізичний бар'єр, який раніше ускладнював використання енергії з дощових крапель. У рамках свого дослідження інженери змогли досягти ефективності перетворення енергії від падаючих крапель дощу понад 10% та потужності до 100 Вт/м².

На відміну від класичних гідроелектростанцій, ця система функціонує виключно за рахунок сили тяжіння, тому не потребує насосів чи іншого складного обладнання. Завдяки цій простоті, її можна легко інтегрувати в існуючу інфраструктуру, наприклад, на дахах або в водостічних трубах будівель.

Незважаючи на свій потенціал, система поршневого потоку стикається з низкою проблем, які необхідно вирішити для її широкого впровадження. Як це часто буває з новими технологіями, витрати на матеріали та установку наразі вищі, ніж для інших поновлюваних джерел, наприклад, для сонячних панелей.

Режим "поршневого потоку" необхідно підтримувати безперервно, оскільки будь-які відхилення суттєво знижують його ефективність. Нинішня продуктивність обмежена довжиною трубок до 32 см, що вимагає інтеграції декількох модулів для досягнення більшої вихідної енергії.

Система здатна функціонувати з будь-якою водою, навіть якщо вона містить різноманітні домішки. Проте з часом може виникнути засмічення через накопичення сміття. Також важливо знайти рішення для проблеми зношення трубок і підвищити їхню стійкість до зовнішніх погодних умов.

Раніше обговорювали альтернативи для сонячних панелей в зимовий період. Одним із запропонованих рішень є компактна гідроелектростанція, яка генерує електрику за допомогою потоку води з шланга.