Экспериментальный генератор тока на водяных каплях (фото Romain Guigon, et al.).
Один из авторов новинки, Томас Джагер (Thomas Jager), говорит, что сбор энергии дождевых капель позволит получать ток для маломощных устройств (типа датчиков на зданиях и сооружениях) в отсутствие солнца (в ненастную погоду фотоэлектрические батареи беспомощны).
Чтобы выяснить, сколько электричества может дать дождь, Томас и его коллеги Ромейн Гуйон (Romain Guigon), Жан-Жак Шеллу (Jean-Jacques Chaillout) и Гислейн Депесс (Ghislain Despesse) построили опытную установку, в которой капли воды падают с высоты на тонкую пластину из поливинилиденфторида (PVDF), кстати, того же самого полимера-пьезоэлектрика, что использован в проекте рюкзака-генератора.
Когда капли ударяют в пластинку PVDF толщиной 25 микрометров, в ней возникают механические колебания, кратковременно генерирующие ток.
Особенно авторов этих опытов интересовала зависимость эффективности работы устройства от размера и скорости капель. И то, и другое построенная установка позволяла варьировать в широких пределах. Например, поперечник капель менялся от 1 до 5 миллиметров.
Так выяснилось, что для пьезогенератора наибольшую выгоду представляют крупные капли, падающие сравнительно медленно. Скоростные капли гораздо больше теряют энергию при разбрызгивании от удара, нежели передают её пластине.
Поставляемая установкой непрерывная (средняя) мощность зависит от размера капель, частоты их падения и площади собирающего дождь пьезоэлектрика, выяснили исследователи. Они высчитали, что энергия, которую несёт одна капля дождя, колеблется от 2 микроджоулей до 1 миллиджоуля в зависимости от диаметра капли.
Установка же Гуйона со товарищи, обладавшая крошечной "целью" для капель, выдавала минимум 1 микроватт постоянной мощности во время искусственного дождя. При этом самые крупные капли давали кратковременную "вспышку" в 12 милливатт.
А вообще же, утверждают авторы эксперимента, подобная система с пластинкой, площадью в несколько квадратных сантиметров, может выдавать от нескольких микроватт до 10 милливатт непрерывной мощности.
Также учёные посчитали запасы энергии в падающих каплях, в дождях, идущих над Францией. Получилось, что один квадратный метр земли может выдать "от дождей" 1 ватт-час электричества в год.
На таком "урожае" промышленных станций не построишь. Но, по мнению разработчиков генератора, капли могут поставлять небольшие порции даровой энергии там, где трудно и дорого менять батарейки: в различных электронных устройствах, работающих во внешнем мире. Также бесплатную энергию от непрерывного дождя может получать электроника, установленная в градирнях, упоминают французы.
Подробности теории и практики сбора энергии капель опубликованы в двух статьях (1 и 2) в журнале Smart Materials and Structures.
Заметим, применение пьезоэлектриков для выработки тока на улице и в общественных зданиях давно будоражит воображение изобретателей. И хотя первый такой опыт в Японии закончился скромно, проекты такого рода нет-нет, да и возникают.
Источник: PhysOrg.com
