Солнечные батареи уже давно прочно вошли в жизнь людей по всему миру. Они используются не только на различных предприятиях, где энергозатраты сравнительно велики, но и устанавливаются на крыши частных и даже многоквартирных домов. Однако у таких источников энергии есть один жирный минус — их зависимость от солнечного света и невозможность эксплуатации в ночное время. Конечно, солнечные генераторы можно оснастить устройствами для накопления энергии и последующего ее расходования ночью, но такие модели будут более дорогими. Похоже, не так давно ученым удалось найти способ получать свет из ночной тьмы.
Ученые из Стэнфордского университета и Лос-Анджелеса создали особый прибор, способный вырабатывать энергию из холода или, если быть точнее, из разницы температур двух материалов. Об этом говорится англоязычном материале, который в 2019 году опубликовал Аасват Раман — один из главных создателей «чудо-генератора». Как же функционирует этот прибор?
Принцип работы устройства
За основу здесь взята так называемая термопара или термоэлектрический преобразователь. Если говорить простыми словами, то в устройстве используются два элемента из различных материалов, имеющих различную температуру. Эти элементы тесно скреплены друг с другом и пока их температура одинакова, разница их потенциалов равна нулю. Но как только один материал элемент становится теплее другого, разница температур переходит в разницу потенциалов. Таким образом и удается получать электроэнергию. Не стоит думать, что таких приборов не существовало ранее — они были, но их создание обходилось довольно дорого. Генератор, о котором идет речь в данной статье, фактически был собран из доступных в любом магазине материалов, а его себестоимость было чуть выше 30 долларов США.
В описываемом устройстве используется разница температуры алюминиевого диска, окрашенного, с одной стороны, в черный цвет, и ночного холодного ночного воздуха. Алюминиевый диск был соединен с термоэлектрическим генератором, а вся конструкция размещалась в корпусе, изготовленном из полистирола и покрытом алюминиевой пленкой. Верхняя часть корпуса была снабжена специальным окном. Оно пропускало инфракрасное и ультрафиолетовое излучение, но не выпускало тепло наружу. Также оно защищало диск от ветра, который мог исказить результаты эксперимента.
В дневное время диск нагревался, а когда ночью температура опускалась ниже нуля, холодный воздух поступал в корпус генератора через вышеупомянутое окно. Когда теплый диск вступает во взаимодействие с холодным воздухом, термогенератор переводит разницу температур в электроэнергии.
Полевые испытания и перспективы
Для тестирования устройство разместили на высоте 1 метра над уровнем крыши. Дело было в декабре, поэтому даже в Калифорнии, где производились испытания, можно было быть уверенным, что ночью будет достаточно холодно. Необходимо было, чтобы температура воздуха опустилась ниже нулевой отметки. К компактному генератору был подсоединен небольшой мощности. Когда воздух охладился достаточно сильно, светодиод засиял. Было установлено, что генератор смог произвести электроэнергию мощностью 0,8 милливатт (то есть около 0,25 милливатт на 1 м2). Этого было достаточно, чтобы светодиод горел достаточно продолжительное время без каких-либо других источников питания. И это при том, что устройство имело очень компактные размеры.
Авторы проекта уверены, что со временем можно будет разработать более мощные генераторы такого типа. К примеру, уже идут разговоры о моделях, способных выдавать до 500 на 1 м2. Возможно, в самое ближайшее время мы получим возобновляемые источники энергии, способные снабжать нас электричеством круглые сутки.
