Версия для печати

Энергетический дождь

Французские энергетики разрабатывают уникальную энергетическую систему, использующую дождь в качестве ресурса для получения электроэнергии. Специалисты компании СЕА Leti и Национального политехнического института в Гренобле уверены, что энергии дождя будет достаточно, чтобы в условиях непогоды обеспечить работу маломощных устройств вроде датчиков. Традиционно небольшие электроприборы оснащены солнечной батареей, однако при облачности этот способ подзарядки становится недееспособным. Поэтому дождевые электростанции будут подстраховывать солнечные фотоэлектрические батареи на случай непогоды.

Авторы изобретения Томас Джагер, Ромен Гигон, Жан-Жак Шайу и Гислен Депес уже построили опытную электростанцию с целью вычислить КПД дождевой батареи. Поверхность пилотной установки представляет собой пластину из поливинилиденфторида (PVDF) - эластичного материала из разряда пьезоэлектриков, вырабатывающих напряжение при приложении механической нагрузки. "В данном случае энергия вырабатывается за счет разницы потенциалов, возникающей при механическом воздействии на пьезоэлектрики, -- рассказал РБК daily кандидат технических наук, доцент МАТИ им. К.Э. Циолковского Владимир Кузькин. - На базе этого материала можно создать устройства, которые будут подзаряжаться от любого давления, например от нажатия на них пальцем. Наиболее эффективно такая технология может применяться в энергосберегающих портативных устройствах - мобильных телефонах, плеерах и светодиодных фонариках. Однако проекты дождевых электростанций будут рентабельны только на территориях, где ежегодно выпадает очень большое количество осадков, например в странах, где несколько месяцев длятся сезоны дождей".

Так вот, когда дождевые капли ударяют по тончайшей пластине PVDF, возникают колебания, генерирующие энергию. Экспериментируя со скоростью падения и массой капель, ученые выяснили, что наиболее оптимальные результаты дают крупные капли, летящие с достаточно низкой скоростью. Дело в том, что мелкие капли летят с высокой скоростью и при попадании на пластину теряют свои энергопотенциал, так как больше разбрызгиваются, чем сообщают силу удара пластине. Таким образом, ученые выяснили, что мощность вырабатываемой энергии зависит не только от площади пластины пьезоэлектрика, но и от частоты падения капель и, конечно, от их размера.

Количество энергии, обеспечиваемое одной каплей дождя, колеблется от 1 до 2 мДж в зависимости от диаметра капли. Например, крошечная установка с пластиной площадью несколько квадратных сантиметров может непрерывно генерировать до 10 мВт - мощность стандартных передатчиков. При этом самые крупные капли создавали колебания, провоцирующие выбросы до 12 мВт. А если перевести эти величины в более привычные масштабы, то получится, что 1 кв. м поливинилиденфторида в условиях умеренно континентального климата может производить около 1 Вт ч электричества в год, что приравнивается к мощности небольшого процессора или мобильного телефонна. Конечно, такого количества энергии будет явно недостаточно для снабжения электричеством промышленных объектов, однако небольшие мощности с не меньшим успехом находят себе применение. Так, энергия дождя будет особенно выгодна в местах с плохим климатом и в условиях дефицита других источников энергии.

"Пьезоэлектрики, безусловно, выгодны при производстве портативной техники, - рассказал РБК daily академик Отделения энергетики, машиностроения, механики и процессов управления РАН, член Королевской инженерной академии Великобритании Владимир Фортов. - Уже сейчас ученые занимаются созданием компьютера, который питается от нажатия клавиш, покрытых пьезоэлектриком. Однако в промышленных масштабах применять этот материал невыгодно, поэтому до сих пор 80% получаемой энергии приходится на углеводороды - газ, нефть, уголь". Таким образом, пьезоэлектрические станции могут питать "уличные" приборы или маломощную электрику парников или градирен.

Между тем не только французы нашли способ использовать непогоду во благо. Американская компания Alternate Energy Holdings занимается проектом по созданию "молниеносной" электростанции, которая будет генерировать рекордное количество энергии, используя молнии. Специалисты подсчитали, что если собрать энергию, выделяемую во время грозового шторма, то можно на 20 минут обеспечить электричеством все энергопотребляющие объекты США. Но практическое осуществление этого проекта наталкивается на массу проблем, связанных прежде всего со сложной природой вспышек и с непредсказуемостью их появления. "В Штатах уже проводились подобные испытания, когда в стратосферу запускались зонды, вызывающие молнию на себя. Однако прототипом электростанции это назвать трудно - отмечает Владимир Кузькин. - Вспышка молнии - энергия разрушительная, и приручить ее до сих пор не удавалось". Но несмотря на это, разработчики уверены, что в некоторых регионах планеты (например, в Центральной Африке, где на квадратный километр приходится более 70 молний в год) строительство ловушек для молний будет крайне выгодным. Ведь эти экологически чистые станции будут вырабатывать энергию практически даром, по цене 0, 005 долл. за 1 кВт. ч.

Источник: РБК daily