Энергия дождя: новая система генерирует в 100 000 раз больше электроэнергии

Открытие показывает, что существующие ограничения для возобновляемой энергетики можно превзойти и даже найти новые источники. Немецкий блогер с ником German Science Guy объяснил, как работает технология.

В основе этой инновации лежит принцип "поршневого потока". Сверху устанавливают резервуар, который в идеале наполняется дождевой водой. Жидкость вытекает из этого бака через иглу каплями и ударяется о стенку вертикальной полимерной трубки диаметром около 2 мм и длину 30 см и падает во второй металлический резервуар внизу.

Вода течет по трубке не сплошной струей, а прерывистым потоком, напоминающим жемчужное ожерелье, и капли чередуются с пузырьками воздуха Игла и нижний резервуары соединены электрически и подключены к чувствительным измерительным приборам. Это позволяет узнать, какое напряжение создается в процессе работы станции.

Вода состоит из молекул H2O. В небольших масштабах эти молекулы распадаются в результате самоионизации на положительно заряженные ионы водорода H+ и отрицательно заряженные ионы гидроксида O-. Таким образом, контакт между водой и трубками отделяет эти ионы друг от друга, заставляя двигаться в разных направлениях. В верхней и нижней частях трубки создаются разные электрические заряды. И когда эти концы соединяются электродом, появляется электрический ток.

Такая конструкция эффективно преодолевает ограничение по длине, характерное для Дубая, – физическое ограничение, которое ранее препятствовало выработке энергии из капель дождя. В своем исследовании инженеры достигли эффективности преобразования энергии падающих капель дождя выше 10% и плотности мощности до 100 Вт/м².

В отличие от традиционных гидроэлектростанций, система работает исключительно благодаря силе тяжести, поэтому не требует насосов или другого сложного оборудования. Такая простота позволяет легко встроить ее в существующую инфраструктуру, например, в крыши и водосточные трубы домов.

Несмотря на свой потенциал, система поршневого потока сталкивается с рядом проблем, которые необходимо решить для ее широкого внедрения. Как это часто бывает с новыми технологиями, расходы на материалы и установку в настоящее время выше, чем для других возобновляемых источников, например, для солнечных панелей.

Режим "поршневого потока" должен поддерживаться постоянно, и любые нарушения значительно снижают эффективность. Последняя сейчас ограничена длиной трубок до 32 см, что требует использования нескольких модулей для более высокой выходной энергии.

Система может работать даже с любой водой, даже если в ней есть какие-то примеси, однако со временем могут возникать засоры из-за мусора. Кроме того, нужно решить проблему деградации трубок и повысить устойчивость к погодным условиям.