Мы стараемся чаще рассказывать о технологиях, используемых в архитектуре и дизайне и призванных в той или иной степени использовать возобновляемые источники энергии. Условно в архитектуре таковые технологии можно назвать «зелёными» (ввиду отсутствия в русском языке всеобъемлющего адекватного термина). Речь идёт о «способности» устройств и целых зданий улавливать и преобразовывать термальную энергию, энергию морских волн и приливов и, разумеется, энергию ветра и Солнца.

Утилизируется снег и дождевая вода… Стоп!

А почему, собственно, утилизировать можно только саму воду? Интересно, а сколько пропадает впустую энергии падения дождевых капель? И можно ли эту огромную энергию, воистину падающую впустую, хоть как-то использовать?

Можно! И соответствующие технологии у человечества давно есть. Позволю себе несколько отвлечься от основной темы нашего сайта и чуть-чуть углубиться «за кулисы» научного таинства, туда, где как раз новые технологии и возникают.

В общем, была идея, и надо было лишь выяснить рентабельность получения этой энергии и провести некоторые исследования и эксперименты.

Этим и занялись в крупнейшем в Европе центре разработки инновационных и нанотехнологий Minatec во французском Гренобле. Даже не знаю, как правильно называть этого монстра (они сообщают о 49 000 проектах, над которыми работают в Центре), научно-исследовательский центр, образованный слиянием усилий известных французских исследовательских институтов CEA-Leti Grenoble и Le Group Grenoble INP (это скорее учебное заведение). В общем, это одно из мест, где рождаются те самые современные технологии и материалы, которые затем дизайнеры берут на вооружение и находят им практическое применение.

Как работает новая технология? Исследователи Томас Джагер (Thomas Jager), Ромэн Гигон (Romain Guigon), Жан-Жак Шеийу (Jean-Jacques Chaillout) и Гислэн Дэспэсс (Ghislain Despesse) использовали полимерные плёнки на основе PVDF (поливинилиден флюорид) — материала с высокими пьезоэлектрическими свойствами. Этот материал способен эффективно преобразовывать механическую энергию в электрическую. Исследования падения искусственных дождевых капель на собранном учёными приборе (на фотографии) проводились с 25-микронными PVDF-плёнками. Падающие дождевые капли заставляли плёнку колебаться и вырабатывать электрический ток. Потенциал снимался проводящими контактами, внедрёнными в толщу пластика.

Исследовательская группа экспериментировала с каплями различного размера и «дождём» различной интенсивности. Как ни странно, было установлено, что нудный тихий дождик гораздо эффективнее в смысле утилизации кинетической энергии, запасённой в каплях, поскольку при сильном дожде много энергии расходуется в момент, когда капли ударяются о плёнку и разбиваются.

Что касается величины капель, было установлено, что чем больше размер капель, тем больше поглощаемая плёнкой энергия. В результате оказалось, что их установка способна в худшем случае генерировать на протяжении длительного времени до 1 микроватта энергии, а в наилучшем — до 12 милливатт (обратите внимание на размеры экспериментальной установки: ведь изучалась работа одной пьезоэлектрической ячейки площадью всего несколько квадратных сантиметров!)

Экстраполируя, учёные выяснили, что в среднем на территории Франции один квадратный метр пьезоплёнки способен в год генерировать один киловатт-час даровой и совершенно «чистой» электроэнергии. Пока немного, конечно.

Сейчас исследования продолжаются. Естественно, в направлении увеличения кпд установок подобного рода и уменьшения стоимости производства ячеек.

А уж затем, в случае успеха, архитекторы и дизайнеры начнут задумываться над тем, как использовать в своих проектах и этот вид совершенно даром пропадающей энергии.

Заметим, кстати, что использовать пьезопреобразователи предлагали уже не раз. Вспомним хотя бы проект двух студентов из знаменитого Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology, MTI) Джеймса Грэхема (James Graham) и Тадеуша Зусчжика (Thaddeus Jusczyk).

Они предложили интересную строительную концепцию, которая позволяла бы использовать энергию мускульной силы человека.

Они поставили задачу разработать устройство под путями движения больших групп людей для преобразования их механической энергии в энергию электрическую. Принцип, заложенный в концепцию, очень простой (он в принципе ничем не отличается от рассмотренного выше). Огромное количество датчиков, реагирующих на давление, расположены под покрытием, по которому движутся толпы. Датчики преобразовывают давление в электричество и передают его в аккумуляторы.

Концепт под названием Crowd Farm (описательно одним из переводов может быть «брать арендную плату с толпы») уже готов (он разработан для железнодорожного вокзала итальянского Турина) и представлен в интернете на рассмотрение всем заинтересованным. Можете поинтересоваться!

Вот такой сегодня получился научно-популярный пост.