Разработчики создали магнитоэлектрический генератор, вырабатывающий электричество при попадании капель дождя.
При падении капель на устройство эти капли приводят в движение структуру с катушкой (в отличие от постоянного магнита), которая генерирует небольшие электрические заряды. Собираясь и усиливаясь через трансформатор, они могут питать светодиоды или вентиляторы. Это открывает путь для создания альтернативного источника возобновляемой энергии, не зависящего от ветра или солнечного света и не требующего размещения на водоеме.
В связи с глобальными задачами перехода к «зеленой» энергетике спрос на возобновляемые источники (солнечные, ветровой, гидроэлектрические и др.) непрерывно увеличивается. При этом гидроэнергетика, учитывая, что вода занимает почти 71 % поверхности Земли, является самым распространенным источником энергии на планете.
В природе существуют две формы гидроэнергетики: агрегатная и дисперсная. Агрегатная поступает из рек, морских волн и приливов, а дисперсная — из дождевой воды и тумана. Несмотря на широкую доступность дисперсной гидроэнергии, большая часть используемой нами энергии – это агрегатная.
Электростанции оборудованы электромагнитными генераторами большой мощности для использования агрегированной гидроэнергии. Такой объём переработки энергии позволяет распределять электричество в больших масштабах. Но эти станции недостаточно чувствительны, чтобы улавливать рассеянную гидравлическую энергию из-за её легкости, малого количества и широкого распространения.
Потери гидроэнергии могут составлять 5 миллионов джоулей на каждые 100 квадратных метров крыши ежегодно в районах с обильным количеством осадков. Учёные из Даляньского технологического университета выдвинули предложение по созданию устройства для эффективного преобразования энергии дождевых капель в электричество. .
Может питать светодиоды и вентиляторы
Новое устройство, получившее название супергидрофобный магнитоэлектрический генератор, состоит из гибкой пленки супергидрофобного магнитного материала, катушки, неодимового постоянного магнита, акрилового корпуса и основы из расширяемого полистирола.
Модели гидроэлектрических генераторов, работающих от дождевых капель, предлагались ранее, например, трибоэлектрические и электромагнитные генераторы. Но большинство устройств не способны производить стабильное и высокое электрическое напряжение для практического применения. Кроме того,
им не хватает чувствительности для улавливания малых количеств энергии из мелких капель дождя.
Новое исследование посвящено устройству, преобразующему энергию мелких водяных капель в электричество. SMMF деформируется при попадании капель, смещая катушку относительно магнита. Это смещение генерирует электрическое напряжение. Свойство пленки – супергидрофобность – позволяет каплям отскакивать и не скапливаться на поверхности устройства, обеспечивая его работу даже во время продолжительных ливней. Такая система MSMEG может стать перспективной стратегией для эффективного сбора энергии от рассеянных дождевых капель. «, — пишут исследователи в своей статье.
Для оценки работы прибора ученые воспроизвели падение дождя с высотой примерно пятьдесят сантиметров. Математический расчет по имени численное моделирование Максвелла помог определить силу тока при разных условиях.
Устройство выработало максимальный ток в 13,02 миллиампера. Это дало возможность зарядить конденсатор напряжением около 1,18 В за 200 секунд при стабильном дожде. Такая мощность может использоваться для питания небольших электронных устройств, например светодиодов и вентиляторов.
Практическое применение устройств такого типа пока ограничено из-за невозможности распределения полученной энергии в больших масштабах. Устройства на солнечной и ветровой энергии проще использовать в небольших масштабах. Но масштабирование устройства для эффективного использования рассеянной гидроэнергии может расширить доступные возобновляемые источники энергии и снизить их стоимость.