Дождь как источник энергии: новая технология из Сингапура

Мельчайшие капли воды, кажущиеся незначительными, могут стать источником энергии благодаря новому методу, использующему простые трубки для преобразования энергии падающего дождя. В ходе экспериментов таким способом удалось обеспечить питанием 12 светодиодных ламп.

При мысли о производстве чистой энергии из воды на ум в первую очередь приходит гидроэнергетика. Однако турбины промышленного масштаба требуют больших водных потоков, что ограничивает места их установки. Энергия волн также постепенно набирает обороты, но и этот тип генерации сильно привязан к конкретным локациям.

Существует еще один вид воды, который периодически покрывает почти всю нашу планету – дождевые капли. Исследователи из Национального университета Сингапура продемонстрировали возможность выработки электроэнергии путем особого направления потока этих капель.

Сиоулинг Сох, ведущий автор нового исследования, объясняет, что вода, падающая через вертикальную трубку, генерирует значительное количество электричества при использовании специфической структуры потока, называемой «пробковым течением» («plug flow»). Сох добавляет, что эта структура потока может позволить собирать энергию дождя для производства чистой и возобновляемой электроэнергии.

Упомянутая структура потока была получена с помощью устройства, имитирующего дождь, в лаборатории команды. Исследователи создали башню с металлической иглой наверху, позволяющей каплям воды размером с дождевые капать вниз. Под ней разместили трубку высотой 32 см и диаметром 2 мм, изготовленную из электропроводящего полимера. Когда капли ударялись о верхний конец этой трубки, они разбивались на сегменты, разделенные воздушными прослойками – именно это и создает структуру «пробкового течения».

По мере продвижения воды и воздуха вниз по трубкам происходило разделение электрических зарядов в воде. Провода, прикрепленные к верхней части трубки и к сборной емкости под ней, улавливали генерируемое электричество. Система с «пробковым течением» оказалась в пять раз эффективнее системы, протестированной с непрерывным потоком воды. Ей удалось преобразовать около 10% энергии падающей воды в электричество.

Дальнейшие испытания показали, что использование двух трубок удваивает выработку электроэнергии, чего оказалось достаточно для непрерывного питания 12 светодиодов в течение 20 секунд. Хотя это несопоставимо с мощностью крупных ГЭС, исследователи полагают, что их система в перспективе может массово устанавливаться, например, на крышах городских зданий, внося вклад в общее снабжение здания чистой энергией. Они также отмечают, что скорость капель в их системе была значительно ниже, чем при реальном дожде, поэтому система должна работать так же хорошо или даже лучше в реальных уличных условиях.

Результаты исследования опубликованы в научном журнале ACS Central Science.