Традиционная гидроэнергетика опирается на мощь водных потоков — вращающиеся турбины, плотины, реки. Но исследователи из Сингапура предложили неожиданный способ получать электроэнергию не из массивных потоков воды, а из капель дождя, падающих в тонкие трубки. Их метод не требует движущихся частей и способен производить электричество благодаря микроскопическому разделению зарядов.
«Дождь — это не просто вода. Это потенциальный источник чистой энергии, особенно в регионах с высокой влажностью и частыми ливнями», — поясняет инженер Сиоулинг Сох из Национального университета Сингапура.
Как это работает
Метод основан на давно известном физическом явлении — трибоэлектрическом эффекте, при котором происходит разделение электрических зарядов при контакте жидкости с твёрдой поверхностью. В прежних экспериментах учёные пытались использовать поток воды через трубки, что действительно вызывало накопление ионов на поверхности. Но эффект был слабым: энергии едва хватало на несколько микроватт.
Команда Соха решила изменить подход. Вместо непрерывного потока они использовали отдельные капли воды, которые падали внутрь узкой трубки диаметром около двух миллиметров — чуть больше рисового зерна. Воздушные промежутки между каплями создавали «пробковое» течение, при котором каждая капля двигалась как поршень, вытесняя воздух и воду впереди себя.
Именно такое поршнеобразное движение, по словам исследователей, в десятки тысяч раз усиливает разделение зарядов по сравнению со сплошным потоком. Капля, проходя по стенкам трубки, собирает отрицательно заряженные гидроксид-ионные молекулы, оставляя в воде избыток положительных ионов. Когда заряженная капля достигает металлической чаши, она замыкает цепь, передавая накопленный заряд.
Экспериментальные результаты
Используя всего четыре трубки длиной по 32 сантиметра, команда смогла в течение 20 секунд выработать достаточно энергии, чтобы питать 12 светодиодных ламп. Это достижение стало возможным благодаря уникальной конструкции и точному контролю над формой и частотой падения капель.
«Мы увеличили эффективность примерно в 100 000 раз по сравнению с предыдущими прототипами. Такой скачок открывает возможности для реального применения», — подчёркивает Сох.
Возможности применения
Сингапурские учёные считают, что их технология может быть особенно полезна в регионах с частыми дождями. Трубки можно устанавливать на крышах зданий, рядом с водопадами или в любых местах, где собирается дождевая вода. Устройство может питать маломощные автономные системы — датчики, камеры, уличные лампы или маяки в удалённых районах, где нет доступа к централизованной электросети.
В условиях усиливающегося климата и необходимости сокращения выбросов углерода разработка выглядит как экологически чистый, почти невидимый источник локальной энергии.
«Наш подход — это не замена гидроэлектростанциям, а дополнение, особенно в условиях городской инфраструктуры. Мы просто используем то, что уже падает с неба», — говорит Сох.