09.10.2019
2 минуты на чтение

Ученые изобрели устройство для генерации электричества из космоса

В основе его работы — естественный перепад температур между атмосферой Земли и космосом

Фото: stanford.edu

Ученые из Стэнфордского университета и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе разработали недорогой модульный механизм, который работает за счет естественного перепада температур между атмосферой Земли и космосом. Устройство может генерировать электричество 24 часа в сутки, в отличие от солнечной батареи, которая накапливает энергию только в светлое время, рассказывает издание Vice.

Прототип состоит из пенополистиролового корпуса (газонаполненный материал, получаемый из полистирола и его производных; широко распространенная разновидность пенопласта. — Прим. +1), покрытого алюминизированным майларом (пленки на основе синтетического полиэфирного волокна. — Прим. +1) для минимизации теплового излучения от корпуса и прозрачным полиэтиленом для защиты от ветра. Внутри корпуса расположен термоэлектрический модуль. Он находится между двумя пластинами: одна обращена на землю, а вторая — в небо. Первая пластина нагревается за счет температуры окружающего воздуха. Вторая — состоит из алюминиевого диска, окрашенного в черный цвет. Она излучает тепло в космос через атмосферные слои Земли, охлаждая «горячую» пластину до температуры ниже температуры окружающей среды. Стоимость расходных материалов — термоэлектрического модуля, листового металла, пенополистирола и упаковочной пленки — составила $30. Ведущий автор исследования Аасват Раман отметил, что оптовые закупки снизят эти затраты, но доработка продукта может увеличить другие.

По словам Рамана, в основе работы механизма — эффект, известный как радиационное охлаждение (понижение температуры земной поверхности и предметов за счет теплового излучения в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях длин волн. — Прим. +1). Из-за него, в частности, замерзают окна по утрам, даже если температура прошлой ночью не опускалась ниже нуля.

Во время испытания прототипа в 2017 году разница температур между двумя пластинами достигла 2 °C в ясную ночь. Термоэлектрический модуль, подключенный к устройству, смог преобразовать эту разность температур в энергию, которой было достаточно для пассивного питания светодиодной лампы в течение всей ночи приблизительно в 10% ее возможной яркости. Через шесть часов после начала работы система генерировала 25 МВт энергии на 1 кв. м. Раман отметил, что это очень мало.

По данным Международного энергетического агентства, около 1 млрд человек в мире, значительная часть которых проживает в странах Африки к югу от Сахары, не имеют доступа к электричеству. Раман считает, что решить эту проблему поможет разработка нетрадиционных способов освещения.

Раман и соавтор исследования из Стэнфордского университета Шаньхуэй Фан начали сотрудничать по вопросу радиационного охлаждения в 2012 году, и разработка энергогенерирующего устройства стала побочным проектом. Авторы модуля учредили компанию SkyCool Systems, которая специализируется на производстве экологичных панелей с радиационным охлаждением. Панели работают от возобновляемых источников энергии, помогают экономить ресурсы и предотвращают выбросы СO2 и других опасных парниковых газов.