Как да получите електричество чрез изпаряване на водата: екологичен двигател на бъдещето

Изпаряването е процесът, при който веществото се променя от течно състояние в газообразно. По правило изпарението е следствие от нагряване на вещество до определена температура. Благодарение на изпаряването на Земята водният цикъл се поддържа и в този случай Слънцето действа като изпарител. Мащабът на енергия, която се изразходва за процеса на изпаряване по цялата планета, всъщност е доста голям, въпреки че не го забелязваме в ежедневието.

Според Озгур Сахин и неговите колеги от Колумбийския университет водата, която се изпарява от всички реки, езера и язовири в съвременните Съединени щати (с изключение на Големите езера), може да осигури до 2, 85 милиона мегаватчаса електроенергия годишно. За сравнение, това е еквивалентно на две трети от произведената електроенергия във всички щати през 2015 г.! И това въпреки факта, че в 15 от 47 държави потенциалният капацитет на електроцентралите надвишава реалното търсене на енергия.

Двигатели на бъдещето: всичко е във водата

Изследователите предлагат да се монтират двигатели в сладководни водоеми, които не само ще генерират електричество, но и намалят наполовина интензивността на самото изпарение, което в много ситуации би спестило огромни запаси от питейна вода. Подобна технология обаче предполага, че водната маса ще бъде покрита с абсорбиращи панели - което е крайно нежелателно. Като начало обаче е необходимо самото изграждане на изпарителен двигател, но тук учените демонстрираха пълната сила на науката и създадоха няколко миниатюрни, но доста работещи прототипа на инсталацията.

Тестовите двигатели се основават на материали, които се компресират при сушене - например в дизайна участва лента, покрита с бактериални спори. Губейки вода, спорите изсъхват и се свиват, като същевременно режат лентата. Сахин сравнява принципа на работа на този дизайн с мускулната система, обяснявайки, че микроскопичните спори могат да опънат лентата с доста голяма сила. За да се избегне замърсяването на почвата поради многократно накисване и изобилие от химикали, прототипите регулират работата си в зависимост от промените в общото ниво на влага. Например, в една версия на двигателя „мускулът“ е разположен точно над водния слой. Когато изпаряващата се влага се повишава, лентите, опънати по принципа на щорите, се изправят и създават пукнатини, благодарение на които въздухът влиза в тях и помага на лентите да изсъхнат отново и да избегнат преовлажняване.

Предимства и недостатъци на изобретението

Научната общност е съгласна, че потенциалът на това изобретение е огромен. Днес основните проблеми са използването му. Кен Калдейра от Научния институт Карнеги в Станфорд, Калифорния, се съмнява, че енергията от изпаряването може да бъде ефективно преобразувана в електрическа енергия. Според него индустриалното развитие на двигателите дотолкова, доколкото тяхното производство ще стане масово, а използването - широко разпространено, е изключително отнемаща време задача.

Основният конкурент на новите двигатели са соларни панели, които са добре познати на всички, тъй като поставянето им в резервоари е все по-често срещано явление за плаващи слънчеви ферми. Изпарителните двигатели обаче могат да бъдат направени от евтини биоматериали, които се изхвърлят по-лесно от слънчевите панели - и това е важно.

Ако технологията се разпространи, тогава нейното използване ще повлияе на местния климат чрез промяна на степента на изпаряване на водата. Но това ще има поне някакво значение само ако площта на затворената повърхност е 250 000 км2 или повече. Въпреки това, когато става въпрос за такъв мащаб, тогава всяка електроцентрала, без значение колко е екологична, ще окаже влияние върху околната среда. Освен това в дъждовни райони, където честите валежи причиняват много проблеми, намаляването на скоростта на изпаряване на водата ще бъде изключително полезно.

Препоръчано

Как изглеждаха шотландските кучета преди 4500 години
2019
Защо Луната е обърната към земята?
2019
Какво са метеорити по отношение на науката
2019