Енергія дощу: нова система генерує у 100 000 разів більше електроенергії

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.

В основі цієї інновації лежить принцип "поршневого потоку". Зверху встановлюють резервуар, який в ідеалі наповнюється дощовою водою. Рідина витікає з цього бака через голку краплями і вдаряється об стінку вертикальної полімерної трубки діаметром близько 2 мм та довжиною 30 см і падає в другий металевий резервуар внизу.

Вода тече по трубці не суцільним струменем, а переривчастим потоком, що нагадує перлове намисто, і краплі чергуються з бульбашками повітря. Голка і нижній резервуари з'єднані електрично і підключені до чутливих вимірювальних приладів. Це дає змогу дізнатися, яка напруга створюється в процесі роботи 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.

Така конструкція ефективно долає обмеження по довжині, характерне для Дубая, — фізичне обмеження, яке раніше перешкоджало виробленню енергії з крапель дощу. У своєму дослідженні інженери досягли ефективності перетворення енергії падаючих крапель дощу вище 10% і щільності потужності до 100 Вт/м².

На відміну від традиційних гідроелектростанцій, система працює виключно завдяки силі тяжіння, тож не потребує насосів чи іншого складного обладнання. Така простота дає змогу легко вбудувати її в наявну інфраструктуру, наприклад, у дахи та водостічні труби будинків.

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" повинен підтримуватися постійно, і будь-які порушення значно знижують ефективність. Остання зараз обмежена довжиною трубок до 32 см, що вимагає використання декількох модулів для більш високої вихідної енергії.

Система може працювати навіть із будь-якою водою, навіть якщо в ній є якісь домішки, проте з часом можуть виникати засмічення через сміття. Крім того, потрібно вирішити проблему деградації трубок і підвищити стійкість до погодних умов.

Раніше писали, чим замінити сонячні панелі взимку. Серед варіантів — компактна гідроелектростанція, що працює завдяки струменю води зі шланга.