Устройство, превращающее в электричество одновременно энергию ветра и энергию солнечных лучей

Устройство, которое может преобразовывать в электрическую энергию одновременно энергию солнечных лучей и энергию ветра, может стать источником энергоснабжения "умных городов" будущего, которые при помощи компьютеров и электроники сами контролируют и управляют собственной инфраструктурой, предоставляемыми населению услугами и т.п. В идеальном варианте все это должно приводиться в действие энергией, черпаемой из экологически чистых возобновляемых источников, таких, как Солнце и ветер. Солнечная энергия может быть получена при помощи крыш, стен и даже окон зданий, которые за счет специального покрытия выступают в роли солнечных батарей. Однако в городской среде большое количество энергии ветра "проходит мимо", ведь традиционные ветряные генераторы не очень хорошо подходят для их использования в условиях средних и больших городов.

Ученые из Пекинского института наносистем и наноэнергетики (Beijing Institute of Nanoenergy and Nanosystems), совместно с учеными из Технологического института Джорджии (Georgia Institute of Technology) разработали плоское устройство, которое способно превращать в электричество энергию Солнца и ветра одновременно. Роль ротора традиционного электрического генератора играет элемент, основанный на трибоэлектрическом эффекте, эффекте, стоящим за появлением обычного статического электричества. Этот эффект заключается в том, что когда два разных материала многократно касаются и отдаляются друг от друга, один из материалов "крадет" электроны у другого, что приводит к появлению электростатического заряда и разности потенциалов.

В созданном учеными устройстве трибоэлектрический нано-генератор совмещен с традиционными кремниевыми солнечными батареями. Генератор состоит из слоев пластика и фторопласта (тефлона), разделенных тонким воздушным промежутком. Когда ветер ударяет по поверхности этого устройства, пластмассовая пленка колеблется, касаясь поверхности тефлона и вырабатывая электричество.

Прототип гибридного энергетического устройства имеет длину 120 миллиметров и ширину - 22 миллиметра, другими словами, оно размером с шоколадный батончик. Стройными рядами или слоями таких устройств, толщина которых составляет всего 4 миллиметра, можно покрывать крыши, стены зданий, офисных и производственных помещений.

Экспериментальный генератор смог выработать 8 мВт мощности из солнечной энергии и 26 мВт из энергии ветра. В принципе, такой мощности достаточно для того, чтобы зарядить средненький литий-ионный аккумулятор от напряжения 0.2 В до 2.1 В всего за 10 минут. Более того, этих милливатт мощности достаточно для обеспечения работы миниатюрных датчиков температуры, влажности и других датчиков, которые могут входить в состав системы "умного дома".

В своей дальнейшей работе исследователи планируют модернизировать гибридный генератор так, чтобы он при работе выдавал постоянное напряжение в 5 Вольт и с переменной силой выходящего тока. Такое достаточно высокое напряжение уже без особых затруднений можно использовать напрямую или преобразовывать в другие формы электрического тока.