Článek
Vodní energie je nepochybně největší oblastí dostupné udržitelné energie na světě. V přírodě existují dvě formy vodní energie. Tekoucí voda, jako jsou vodní toky a přílivové vlny a rozptýlené vodní energie, například dešťová voda a mlha.
V prvním případě se pro výrobu elektrické i mechanické energie využívá kinetická energie tekoucí vody. V druhém případě je využití problematičtější. Jedná se o využití kapek deště, které mají oproti vodním tokům tak malou kinetickou energii, že vyvinout účinné zařízení pro přeměnu vodních kapek na elektřinu se donedávna zdálo být téměř nemožné.
Na základě principu přenosu povrchového náboje a Faradayova zákona elektromagnetické indukce byla popsána řada modelů pro přeměnu energie dešťových kapek na elektřinu.
Vědecký tým z Městské univerzity v Hongkongu zkonstruoval generátor, který používá k výrobě elektřiny obyčejné kapky dešťové vody.
Jedná se o triboelektrický generátor, který je založen na jednoduchém principu, statické elektřině. Všichni známe ze školy vznik elektřiny, kdy se tře ebonitová tyč liščím ohonem. Jenomže až v roce 2012 byl představený první funkční generátor elektrického proudu založený na tomhle jednoduchém principu.
Triboelektrické generátory účinně přeměňují mechanickou energii na elektrickou energii. Nejen přírodní energie, jako je déšť nebo vítr, ale také každodenní pohyb těla, jako je dotyk rukou nebo chůze, může sloužit jako mechanický zdroj energie pro triboelektrifikaci.
Jakmile dopadne kapka vody na generátor, vznikne můstek spojující dvě elektrody: hliníkovou a druhou z oxidu india a cínu, která je potažena teflonem. Kapky přitom fungují jako rezistor (vytvářejí elektrický odpor), povrch generátoru jako kondenzátor, z něhož je pak možné energii odčerpat.
Všechno má své nedostatky, zvláště v případě obnovitelných zdrojů. Energii musíte někam uložit, abyste ji mohli neomezeně čerpat v případě potřeby. Současné ukládání elektřiny je problematické, kromě přečerpávacích elektráren. Ale i ty mají vysoké ztráty energie, stejně jako ještě mnohem méně efektivní ukládání energie, přes vytažení závaží po ohřívání vody a podobné metody.
Problematické jsou baterie náročné na vzácné prvky. Každá baterie elektromobilu spotřebuje přibližně 10 000krát více lithia než baterie chytrého telefonu. Výroba nemůže udržet krok s touto poptávkou. Těžba vzácných prvků navíc silně ničí životní prostředí. To zvyšuje cenu energie.
Z hlediska základního výzkumu působí výroba elektrické energie získaná z kinetické energie zajímavě. Energie z dešťových kapek by mohla být časem dobrým doplňkem pro generování energie z přírodních jevů.
Když svítí slunce, energie se získává ze solárních panelů. Když prší, třeba v noci, energii dodá kinetické energie z kapek deště. Ideální by bylo, aby obě technologie byly použity v jednom panelu, který umí obojí. Právě na tom vědci intenzivně pracují.
Zní to jako sen, ale kombinací solární energie a triboenergie můžeme mnohonásobně zvýšit výrobu elektřiny z obnovitelných zdrojů.
Nebude to zřejmě trvat dlouho a panely na střeše budou do domácností dodávat elektřinu téměř kdykoliv. A pokud se k tomu přidají panely například v obchodních centrech, kde denně prochází velké množství lidí nebo tam, kde lidé procházejí 24 hodin denně, získáme elektřinu, která by mohla být vyráběna téměř nepřetržitě po celý den.
Další zdroje:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S221128552100104X
https://www.nature.com/articles/s41427-019-0176-0
