Исследователи из американских университетов Калифорнии (Лос-Анджелес) и Стэнфорда разработали устройство, способное использовать тепло, которое почва излучает ночью, для получения электроэнергии по низкой цене. Новая технология способна в настоящее время питать светодиодные фонари, но цель состоит в том, чтобы пойти намного дальше и адаптировать эту концепцию, чтобы принести электричество туда, где это необходимо, в одиночку или в сочетании с солнечной энергией.
Исследователи объясняют, что они использовали принципы, лежащие в основе радиационного охлаждения окружающей среды, для разработки этого инновационного способа производства возобновляемых источников энергии в ночное время.
Радиационное охлаждение — это естественное явление, когда поверхность, обращенная к небу, выбрасывает свое тепло в воздух как тепловое излучение. Часть этого тепла в конечном итоге поднимается в верхнюю атмосферу, а затем в более холодные области пространства.
«Этот эффект происходит все время естественным образом, особенно в ясные ночи», — отмечает Аасват Раман. «В результате объект, который выбрасывает тепло, будь то автомобиль, земля или здание, будет немного холоднее комнатной температуры».
Новая технология использует эту разницу температур, захватывая часть тепла из окружающего воздуха, который в противном случае поднимался бы в небо и превращал его в электричество. Цель состоит в том, чтобы разработать с помощью этой системы недорогую технологию, которая со временем может оказать большую помощь более чем миллиард людей в мире, которые, по данным Международного энергетического агентства, не имеют надежного доступа к электричеству. Концепция может использоваться в качестве автономной технологии или работать в сочетании с солнечной энергией для производства электроэнергии в течение дня и ночи.
На данный момент исследователи разработали простое и недорогое устройство для демонстрации технологии: все части, используемые в эксперименте, были куплены в магазинах оборудования и магазинах электроники за общую стоимость менее 30 долларов. Раман и его коллеги протестировали свой генератор на крыше в Стэнфорде под ясным небом. Устройство включает в себя черный окрашенный алюминиевый диск с одной стороны, который смотрит в небо. Исследователи использовали диск для облучения тепла, выделяемого окружающим воздухом. Термоэлектрический генератор — устройство, которое производит электрическое напряжение в ответ на разницу температур — затем превратил это тепло в электричество.
Устройство генерирует до 25 милливатт на квадратный метр, достаточно для питания светодиодной лампы. Научная команда теперь надеется улучшить технологию для генерации до 0,5 Вт на квадратный метр (примерно в 20 раз больше, чем исходное устройство), особенно в жарком сухом климате, где эффект радиационного охлаждения сильнее. Достаточно, чтобы обеспечить питание в течение ночи для зарядки мобильного телефона или для освещения комнаты со светодиодными лампами.
«Это демонстрация того, как можно использовать холод окружающей среды в качестве ресурса возобновляемых источников энергии и производить скромное, но пригодное для использования количество электроэнергии», — сказал Раман. «Мы считаем, что это также может стать основой технологии, дополняющей солнечную энергию. Хотя мощность всегда будет существенно ниже, чем у солнечных устройств, эта новая технология может работать в часы, когда солнечные батареи этого не делают».
Исследование поддерживается Министерством энергетики США.
