Метод выработки энергии слабого ветра при помощи капель ионной жидкости, закрепленных на поверхности, разработали исследователи из Китая и Великобритании. Он позволяет эффективно превращать в электроэнергию ветер, дующий со скоростью всего 0,2 м/с. Этот подход может быть использован для питания ЖК-экранов электроники.
Ветровая энергетика быстро развивается в последние десятки лет. С 2001 по 2021 годы мощность ветрогенераторов возросла с 24 до 840 ГГв. Однако из-за технических особенностей турбинам необходим ветер, сила которого превосходит определенный предел. Причина в том, что выходная мощность турбины пропорциональна скорости ветра в кубе. Таким образом, снижение скорости ветра приводит к существенному спаду выработки энергии, и установка оказывается нерентабельной.
На практике эти ограничения означают, что ветропарки должны размещаться только в определенных географических зонах: либо на равнинах, либо в море, где скорость ветра не падает меньше 5 м/с.
Команда ученых-химиков разработала новую систему, способную преобразовывать слабый ветер в электричество даже когда его скорость падает ниже 0,2 м/с. Метод основан на результатах предыдущего исследования, доказавшего, что энергия может быть собрана из движения капель дождевой воды на поверхности путем распределения заряда между каплей и поверхностью. В данном случае ученые предлагают использовать вместо воды ионную жидкость, хлорид 3-метил-1-октилимидазола, который частично зафиксирован на месте специальным субстратом с полимерными нанонитями.
Когда слабый ветер дует над закрепленной каплей, он вызывает циркуляцию потока внутри нее, которая перераспределяет поверхностный заряд. Его можно улавливать при помощи пары электродов, размещенных под центром и краем капли.
Циркулирующий таким образом поток генерирует выходное напряжение до 0,84 В. Система из множества капель позволила изобретателям увеличить выход до 60 В. Также они показали, что такой подход позволяет получать достаточно энергии, чтобы включить экран карманного калькулятора.
«Учитывая широкое распространение и легкую доступность слабого ветра, открытие расширяет большой потенциал неиспользуемого сегодня ветра низкой скорости как привлекательного энергетического ресурса для питания электроники, например ЖК-экранов», — пишут авторы.
Мировая ветроэнергетика преодолеет порог установленной мощности в 1 тераватт к концу 2023 года, утверждается в новом прогнозе Wood Mackenzie. На достижение этого результата ушло более 40 лет. Но скорость ввода новых мощностей стремительно ускоряется — следующего тераватта ветроэнергетика должна достигнуть в течение уже ближайших восьми лет.
