Забудьте о солнечных батареях. Здесь приходят дождевые панели

Исследователи нашли способ улавливать, хранить и использовать электроэнергию, вырабатываемую падающими каплями дождя, что может привести к разработке дождевых панелей, генерирующих электроэнергию, на крышах домов.

Предыдущие попытки генерировать энергию за счет непродолжительного дождя наталкивались на определенные технические препятствия, которые зачастую казалось невозможными преодолеть, но исследователи, стоящие за этим новым методом, говорят, что нашли решение, которое, наконец, может сделать такие дождевые панели такими же популярными, если не более популярными, чем солнечные панели.

Инженерам давно известно о потенциальной способности выпавших дождевых капель вырабатывать электроэнергию. Идея уже находит практическое применение, например, в строительстве плотин гидроэлектростанций и систем сбора энергии волн, где движение воды генерирует электричество.

Однако попытки собрать энергию из падающих капель дождя столкнулись с техническим препятствием, которое сделало эту концепцию неэффективной и непрактичной. Используя нечто, называемое трибоэлектрическим наногенератором (ТЭНГ), инженеры могут собирать крошечное, но измеримое количество электроэнергии, вырабатываемой падающей каплей дождя, но, как и следовало ожидать, количество энергии на одну каплю невероятно мало.

В таких технологиях, как солнечные панели (или даже «ночные антисолнечные панели», о которых говорилось ранее в «Разборе»), подобная проблема решается путем объединения серии отдельных солнечных элементов в единую цепь, в результате чего получается полная панель ячеек, способная собирать энергию. большее количество энергии вместе. К сожалению, это просто не работает для отдельных ячеек сбора энергии из капель дождя из-за явления, называемого «емкостью связи», которое возникает между верхним и нижним электродами каждой ячейки. В результате потери мощности от ячейки к ячейке слишком велики, что делает идею создания полноценной дождевой панели невозможной.

Теперь группа исследователей заявляет, что они нашли конструкцию и конфигурацию, которая значительно уменьшает проблему емкости связи и, по их утверждению, может сделать дождевые панели, собирающие энергию, практической реальностью.

«Хотя D-TENG обладают сверхвысокой мгновенной выходной мощностью, одному D-TENG по-прежнему сложно непрерывно подавать мощность для электрооборудования мегаваттного уровня. Поэтому очень важно реализовать одновременное использование нескольких D-TENG», — сказал Цзун Ли, один из авторов предлагаемого метода и профессор Международной аспирантуры Цинхуа в Шэньчжэне. «Что касается конструкции солнечных панелей, в которых несколько блоков солнечной энергии подключены параллельно для питания нагрузки, мы предлагаем простой и эффективный метод сбора энергии дождевых капель».

Чтобы сделать свою систему способной решить проблему с емкостью связи, Ли и его команда предложили так называемый «генератор с мостовой решеткой», в котором используются электроды с нижней решеткой, чтобы обеспечить работу ячеек отдельно, одновременно уменьшая емкость.

Этот процесс, опубликованный в журнале iEnergy, кажется многообещающим, предлагая новый способ объединения отдельных ячеек в последовательный массив, который может собирать и хранить энергию для практического использования.

«Когда капля падает на поверхность панели, называемую поверхностью ФЭП, капля становится положительно заряженной, а поверхность ФЭП — отрицательной», — поясняется в пресс-релизе, анонсирующем исследование. Этот заряд, объясняет Ли, настолько мал, что через некоторое время он начнет рассеиваться, что приведет к потере энергии. Однако, добавив в формулу свои новые генераторы мостовых массивов, они говорят, что преодолели эту проблему.

«После длительного пребывания на поверхности заряды на поверхности ФЭП будут постепенно накапливаться до насыщения», — сказал Ли. «На этом этапе скорость рассеивания поверхностного заряда FEP сбалансирована с количеством заряда, генерируемого каждым ударом капли».

После первоначального успеха Ли и его команда попробовали разные генераторы с мостовой решеткой, субэлектроды разных размеров и даже экспериментировали с изменением размера самой панели. По мнению исследователей, увеличение толщины поверхности FEP «привело к уменьшению емкости связи при сохранении плотности поверхностного заряда, что могло улучшить производительность генератора с мостовой решеткой».