Как зарядить смартфон, воткнув его в картошку. И еще 4 необычных источника электроэнергии

Рассказываем о 5 необычных источниках энергии, которые не привязаны к климату или ландшафту. Некоторые из них уже нашли локальное применение, другие же могут “выстрелить” в недалеком будущем. Для их использования нужны более совершенные технологии, а значит, это лишь вопрос времени.

1. Картошка как источник энергии в экстремальных условиях 

Экстремальным может быть мир без энергоснабжения после глобальной катастрофы. А может и длительный поход в горы без электромеханического генератора. В таких условиях источником зарядки смартфонов и фонариков может стать обычный картофель. Который, впрочем, можно заменить яблоками, лимонами или другими сочными плодами. 

 

Картошка превращается в электрохимический источник тока, если в нее воткнуть цинковый гвоздь в качестве анода и медную проволоку в качестве катода. Сама картофелина при этом выполняет роль электролита, так как ее сок богат солями и кислотами. За счет реакции окисления электроны утекают с анода и накапливаются на катоде. Если к такой картофельной батарейке подключить лампочку, она будет светиться. 

 

Однако это довольно слабый источник энергии: один плод генерирует лишь порядка 0,5 вольт. В теории 4 соединенные картофелины могут передавать до 12 вольт, что вполне достаточно для зарядки смартфона. Ну а на практике результат будет зависеть от наличия необходимых элементов и хотя бы базовых знаний химии. 

 

Вряд ли стоит говорить о промышленных масштабах использования картофеля или других плодов для получения электричества. Но это может быть вполне действенным способом зарядки маломощного электроприбора вдалеке от цивилизации. 

2. Движение это жизнь (и немного электричества)

Идея энергии, полученной за счет вибрации и давления, не такая уж и фантастическая. Все дело в пьезоэлектрическом эффекте способности определенных керамических и кристаллических материалов вырабатывать электрический заряд под воздействием деформации. Этот эффект нашел использование в микрофонах, гидролокаторах, зажигалках и пр.  

 

Не так давно пьезоэффект начали применять и в больших масштабах. К примеру, вибрации пола во время танцев в роттердамском ночном клубе Club Watt генерировали энергию для светового шоу. Идея совместить развлечения и заботу об экологии казалась перспективной, однако вложения в $257 тыс. не окупились, и сейчас клуб закрыт.  

 

Но концепция вполне жива: пьезоматериалами оснащают тротуары, дороги, вокзалы, станции метро, взлетные полосы, футбольные поля и танцполы в разных странах мира. А в армии США планируют монтировать пьезоэлементы в обувь для зарядки рации и других портативных устройств.

 

Один из самых масштабных проектов стоимостью $2,3 млн установка пьезогенераторов на одной из дорог Сан-Франциско. Чтобы проект окупился, трафик должен составлять от 400 машин/час тогда энергии будет достаточно для освещения дорог и электроснабжения светофоров, придорожных кафе, отелей и АЗС. 

 

Пока что этот метод довольно дорогостоящий, да и потери энергии в процессе преобразования высокие. Но, возможно, пьезоэлектричество станет востребованным и доступным источником чистой энергии, если получится повісить его эффективность. 

3. Человек как батарейка

Вероятно, многие помнят сцену из "Матрицы", где люди показаны в роли батареек для питания машин. Здравое зерно в этом есть, ведь человеческое тело генерирует энергию даже во время сна, за счет химических реакций. Причем значительная ее часть рассеивается: в среднем за сутки человек выделяет 60-100 кВт тепловой энергии. 

 

В закрытых многолюдных пространствах на вокзалах, в метро и аэропортах, теплопотери еще выше. Это избыточное тепло можно использовать для обогрева помещений. Например, через здание центрального железнодорожного вокзала Стокгольма ежедневно проходит порядка 250 тыс. пассажиров. Тепло разгоряченных тел улавливается системой вентиляции и нагревает воду в подземных резервуарах станции. Затем горячая вода перенаправляется для обогрева соседнего 13-этажного здания, что позволяет на четверть уменьшить потребление газа в холодный период года. Подобный принцип используется и в торговом центре Mall of America в Миннеаполисе, США. 

 

А несколько крематориев Великобритании и Швеции используют тепло сжигаемых тел. Крематорий в графстве Вустершир обогревает таким образом местный бассейн, что позволяет тому экономить приблизительно £15 тыс. в год.

 

Однако далеко не все готовы воспринимать мертвые тела в роли генератора энергии. Да и в целом это направление пока не очень развито, так как высокие затраты на преобразование тепловой энергии человеческих тел для обогрева не всегда экономически оправданы. Рационально применять подобные технологии в местах с большой плотностью потока, в странах с холодным климатом и высокими ценами на энергоносители. К тому же обогревать можно лишь свое или соседнее здание.

4. Будущее биоэнергетики: водоросли вместо рапса

Энергия, полученная из биомассы, чистая и дешевая. В мире уже вовсю используют отходы и продукты жизнедеятельности животных, выращивают энергетические растения. Но у водорослей есть свои преимущества они быстро накапливают большие объемы биомассы и не конкурируют за площадь посевов с агрокультурами. Водоросли растут в самых экстремальных условиях, в соленой и пресной воде. Некоторые виды устойчивы к токсинам, их можно разводить практически повсеместно. 

 

Водоросли используют для получения биодизеля и биогаза: согласно разным источникам, они дают в 10-100 раз больше биотоплива, чем любые наземные растения, собранные с аналогичной площади. В США уже есть морские фермы, которые выращивают ламинарию для биотоплива в промышленных масштабах, но пока сложно назвать это направление коммерчески успешным. Слишком уж долго окупаются внушительные первоначальные инвестиции.

 

Известный пример дом на 15 квартир в Гамбурге, который обогревается зелеными водорослями. Они живут и размножаются в прозрачных панелях в стенах здания, а затем превращаются в биогаз в биореакторе. Такая технология полностью покрывает потребности в отоплении и электроснабжении дома, однако это новшество обошлось в 3,4 млн евро.  

5. Солнечный ветер 

Так называемый солнечный ветер поток заряженных частиц, который исходит от Солнца, содержит поистине неисчерпаемые запасы энергии. Вопрос в том, как ее захватить и доставить на Землю, ведь около 30% энергии рассеивается при переходе сквозь атмосферу. 

 

С реализацией амбициозного плана поможет спутник Дайсона — Харропа. Его задача создать магнитное поле, которое будет отлавливать электроны с солнечного ветра и направлять энергию к Земле при помощи инфракрасного лазера. Атмосфера планеты не влияет на инфракрасный спектр, а значит, потери энергии будут гораздо меньше. 

 

Для воплощения столь захватывающей идеи нужно решить несколько проблем:

  • обеспечить финансирование; 

  • придумать, как защитить спутник от космического мусора;

  • минимизировать потери энергии при преодолении атмосферы;

  • улучшить прицельную точность лазера. 

 

На данный момент более вероятным выглядит использование спутника для энергоснабжения космических миссий. Но в будущем возможна подача энергии из космоса в труднодоступные места или регионы стихийных бедствий.  

 

Пока что все эти способы получения электроэнергии не очень активно используются из-за того, что остаются малоэффективными. Но в мире четко виден тренд на зеленую энергетику, а значит, ученые и экспериментаторы будут развивать и эти направления. Возможно, уже довольно скоро заряжать смартфон мы будем если не от картошки, то по крайней мере от обуви прямо во время ходьбы. 

 

А о том, что происходит в современной энергетике, мы очень доступно рассказываем в изографическом справочнике "Энергетика Украины". Скачай его, кликнув по баннеру ниже. 

Дослідження підготувала контент-маркетингова агенція Top Lead за підтримки партнерів: юридичної фірми AEQUO, Baker Tilly та ДТЕК.