Mokslininkai sukūrė saulės modulį, kuris generuoja elektros energiją iš lietaus
Saulės elektrinėms didžiausias priešas dažnai būna nedraugiškas dangus. Vis dėlto mokslininkai ieško būdų, kaip pakeisti taisykles ir paversti prastą orą energijos šaltiniu.
Idėja skamba provokuojančiai: kas būtų, jeigu lietus, krintantis ant stogo, galėtų padėti palaikyti elektros tiekimą, kai saulės beveik nėra? Tyrėjai pristato sprendimą, kuris vienoje sistemoje sujungia saulės šviesos ir lietaus lašų sukeliamą mechaninę energiją.
Saulės energija laikoma viena svarbiausių švarių technologijų krypčių, tačiau ji turi akivaizdų trūkumą – priklausomybę nuo oro sąlygų. Giedrą dieną milijonai modulių generuoja elektrą, bet vos dangų užtraukia debesys, gamyba krenta, tinklui tampa sunkiau išlaikyti stabilumą, o energijos kaupikliai ima sekti.
Šis „pertraukiamumas“ ilgą laiką buvo priimamas kaip neišvengiama realybė. Spragas dažniausiai bandoma užpildyti didelėmis ir brangiomis baterijomis, kurių tarnavimo laikas ribotas, o gamyba ir utilizavimas kelia papildomų aplinkosauginių klausimų.
Atokesnėse vietovėse problema dar ryškesnė: nuo tinklo atjungtos bendruomenės ar jūrinių tyrimų stotys liūčių sezonais gali patirti visiškus elektros sutrikimus. Nustoja veikti ir dalis kritinių jutiklių, pavyzdžiui, infrastruktūros ar meteorologijos stebėsenos įrangos.
Todėl mokslininkai ieško „nuo oro nepriklausomų“ sprendimų, kurie mažiau remtųsi toksišku ar brangiu energijos kaupimu. Naujausias pasiūlymas – sistema, galinti audrą paversti tokia pat produktyvia kaip saulėta diena.
Skelbiama, kad sukurta technologija leidžia iš mechaninio poveikio generuoti didelę įtampą: vienas lietaus lašas, pataikęs į specialiai paruoštą paviršių, gali sukurti daugiau nei 110 voltų. Teigiama, jog to pakanka akimirksniu maitinti LED grandines ar smulkią nešiojamą elektroniką.
Sprendimo esmė – itin plona, maždaug 100 nanometrų storio danga, kuri veikia ne tik kaip apsauga, bet ir kaip aktyvus energijos rinktuvas. Ji turi išlikti stabili net visiškai panardinta į vandenį, taip pat atlaikyti didelius temperatūros ir drėgmės svyravimus. Nurodoma, kad šią medžiagą galima tvariai gaminti masiniu mastu naudojant plazmos technologijas.
Tyrimas, publikuotas žurnale „Nano Energy“, aprašo hibridinę sistemą, kuri sujungia dvi technologijas viename modulyje: halogenidinių perovskitų saulės elementus ir triboelektrinius nanogeneratorius (TENG).
Perovskitai – sintetinės kristalinės medžiagos, dažnai minimos kaip potencialiai pigesnė ir efektyvesnė alternatyva tradiciniam siliciui, ypač šviesos sugerties srityje. Tačiau jų silpnoji vieta – jautrumas drėgmei.
Proveržis siejamas su procesu, vadinamu plazmos sustiprintu cheminiu nusodinimu iš garų fazės (PECVD). Juo perovskito sluoksnis padengiamas 100 nanometrų apsauginiu barjeru. Teigiama, kad ši danga padeda jautrioms medžiagoms išlikti pakankamai ilgaamžėms ir priartėti prie įprastų, maždaug 20 metų tarnaujančių saulės modulių standarto.
Apsauginis sluoksnis atlieka kelias funkcijas: saugo saulės elementą nuo irimo lyjant, gali pagerinti šviesos sugertį ir kartu tampa TENG veikimo paviršiumi. Kai lietaus lašas paliečia ir atsiskiria nuo elektriškai apdoroto paviršiaus, suveikia triboelektrinis efektas – dėl kontakto ir trinties generuojama aukštos įtampos elektra.
Taip vienas įrenginys gali rinkti energiją iš fotonų dieną ir iš kinetinės energijos per liūtį. Tokia dvigubo surinkimo schema, mokslininkų teigimu, galėtų prisidėti prie stabilesnio energijos tiekimo ištisus metus, ypač autonominiams jutikliams, daiktų interneto įrenginiams ir atokiai infrastruktūrai.
Atsakomybės ribojimas: informacija pateikiama tik informaciniais ir aprašomaisiais tikslais. Ji nėra investicinis patarimas ar rekomendacija.
