Та самая влага, что каждое утро оседает росой на траве, однажды, возможно, поможет не гасить свет. Финансируемый ЕС проект CATCHER разрабатывает технологию, которая превращает водяной пар из воздуха в электричество и работает днём и ночью, светит солнце и дует ветер или нет. Её преобразователи уже отработали тысячи часов в строгих лабораторных испытаниях — а в конце ты можешь проверить, есть ли у тебя склонность к энергетике будущего.
Солнечные панели и ветряные турбины стали привычными лицами чистой энергетики. Однако у обеих одно и то же слабое место: они зависят от погоды. Когда небо затянуто тучами или стоит штиль, их выработка падает, и сети приходится восполнять нехватку другими источниками. Поэтому исследователи продолжают искать возобновляемые ресурсы, способные работать круглосуточно.
Один из самых неожиданных кандидатов находится буквально вокруг нас. В воздухе всегда есть немного водяного пара, даже в дни, когда он кажется сухим. Влажность большую часть времени невидима, но каждое утро становится заметной в виде росы на траве. Команда европейских исследователей задала простой вопрос: можно ли превратить эту влагу в стабильный источник электричества?
Идея разрабатывается в рамках проекта CATCHER, который Европейский союз финансирует через Европейский совет по инновациям (EIC). Он выполнялся с 1 апреля 2022 года по 31 марта 2026 года по грантовому соглашению 101046307. Работу координировал в Португалии COFAC — кооператив, стоящий за Университетом Лузофона, а возглавляла её Светлана Любчик (Svitlana Lyubchyk), доцент этого университета, выполнявшая функции координатора проекта.
Полное название проекта говорит само за себя: его целью было создать инновационную технологию преобразования возобновляемой энергии «из влажности в электричество». По словам координатора, отправной точкой стала более широкая потребность. «Более широкая потребность состояла в том, чтобы проложить надёжный путь к будущей автономной технологии преобразования влажности в электричество и дополнить традиционные технологии, такие как солнечная и ветровая энергетика.»
Ключевой процесс — адсорбция: молекулы водяного пара из окружающего воздуха прикрепляются к поверхности материала внутри преобразователя. Энергия, связанная с такой адсорбцией атмосферной воды, затем преобразуется в электрическую. Проект также помог объяснить, как поры разного размера внутри преобразователя взаимодействуют в этом процессе, что важно для совершенствования будущих устройств.
Поскольку влажность присутствует в любой час, такому преобразователю для работы не нужны ни солнечный свет, ни ветер. В этом главное обещание технологии: источник, который продолжает работать ночью и в безветренные облачные дни.
Цифры, которые приводит команда, впечатляют, но читать их нужно внимательно. «Наша оценка показывает, что энергия, связанная с адсорбцией атмосферной воды, эквивалентна примерно 50-кратному объёму нынешнего годового мирового потребления энергии», — говорит Любчик.
Она тут же добавляет важную оговорку. «Это теоретический потолок ресурса, который ставит атмосферную влажность в ряд крупнейших возобновляемых ресурсов мира, по масштабу примерно сопоставимых с ветром и превосходящих другие возобновляемые ресурсы, уже используемые в коммерческих целях.» Иными словами, цифра описывает верхнюю границу того, что существует в природе, а не то, что могут дать сегодняшние устройства. В статье также подчёркивается, что, несмотря на недавний прогресс, технология всё ещё находится на ранней стадии развития.
Большие теоретические цифры мало значат без подтверждения из лаборатории. В ходе проекта партнёры сообщили о нескольких конкретных результатах:
Длительная непрерывная работа особенно важна, ведь новому источнику энергии нужно доказать, что он остаётся надёжным со временем, а не только во время короткой демонстрации.
Команда представляет влажность не как замену солнечной или ветровой энергии, а как их дополнение. Цель — круглосуточное, простое в использовании и полностью пригодное для переработки энергетическое решение, которое могло бы работать в очень разных масштабах: от крупной электростанции до отдельного дома. В более долгой перспективе технологию планируется интегрировать в европейскую электросеть и дать возможность станциям и домохозяйствам производить собственное электричество в любой точке мира.
Любчик видит для технологии чёткое место на рынке: «Прорывной новый продукт, способный дополнить существующие технологии и решить серьёзные задачи энергоэффективности, укрепит европейский рынок возобновляемой и децентрализованной энергетики. Это внесёт вклад в достижение цели ЕС — полностью возобновляемой энергосистемы к 2050 году.»
CATCHER — ещё и хороший пример того, как рождается новый источник энергии. Всё начинается с идеи и теоретической оценки, затем следует понимание физики и материалов, а потом — тысячи часов испытаний, прежде чем кто-то заговорит о продуктах. Такие проекты объединяют специалистов по энергетической инженерии, физике, химии материалов и экологической инженерии, так что студенты этих направлений однажды могут работать над похожими задачами. История показывает и роль Европейского совета по инновациям, который поддерживает исследования, стремящиеся выйти из лаборатории на рынок.
CATCHER показал, что влажность воздуха можно рассматривать как серьёзный возобновляемый ресурс. Его преобразователи проработали более 9 000 часов без потери производительности, а команда заложила основу для соединения многих устройств. Теоретический потенциал огромен, но технология ещё молода, и предстоит много работы, прежде чем электричество из влажности дойдёт до домов и сети. Оригинальную историю можно прочитать на CORDIS.
Источник: CORDIS, Европейская комиссия.
5 вопросов · одна минута
English
Čeština
Deutsch
Español
Français
Magyar
Italiano
Polski
Português
Русский
Slovenčina
Türkçe
Українська
العربية
中文