Випаровування — це процес, за допомогою якого речовина переходить з рідкого стану в газоподібний. Як правило, випаровування є наслідком нагрівання речовини до певної температури. Саме завдяки випаровуванню на Землі підтримується кругообіг води, і випарником в даному випадку виступає Сонце. Масштаби енергії, яка витрачається на процес випаровування по всій планеті, насправді дуже великі, хоч ми в повсякденному житті і не помічаємо цього.
За словами Озгура Сахіна (Ozgur Sahin) і його колег з Колумбійського університету, вода, яка випаровується з усіх річок, озер і гребель на території сучасних США (за винятком Великих озер) може забезпечити до 2,85 мільйона мегават-годин електроенергії в рік. Для порівняння, це еквівалентно двом третім електроенергії, виробленої у всіх штатах США за 2015 рік! І це при тому, що в 15 з 47 штатів потенційна потужність електростанцій перевищує реальний попит на енергію.
Двигуни майбутнього: вся справа у воді
Дослідники пропонують встановити на прісноводних водоймах двигуни, які не тільки виробляли б електроенергію, але й удвічі зменшили інтенсивність самого випаровування, що в багатьох ситуаціях дозволило б зберегти величезні запаси питної води. Однак така технологія передбачає, що водний масив буде накритий поглинаючими панелями, що вкрай небажано. Для початку, втім, необхідно побудувати сам випарний двигун, але тут вчені вже продемонстрували всю міць науки і створили кілька мініатюрних, але цілком робочих прототипів установки.
- Amtopus пропонує біорозкладне пакування з фруктів
- Як бактерії перетворюють парникові гази в корисні продукти?
Тестові двигуни базуються на матеріалах, які при висиханні стискуються — наприклад, в конструкції задіяна стрічка, покрита бактеріальними спорами. Втрачаючи воду, спори зсихаються і стискаються, скорочуючи при цьому стрічку. Сахін порівнює принцип роботи цієї конструкції з м’язовою системою, пояснюючи, що мікроскопічні спори можуть натягувати стрічку з досить великою силою. Щоб уникнути забруднення ґрунту через багаторазове вимочування і великої кількості хімічних речовин, прототипи регулюють свою роботу в залежності від зміни загального рівня вологості. Приміром, в одній з версій двигуна «м’яз» розташований трохи вище водного шару. Коли волога, що випаровується, піднімається вгору, то стрічки, натягнуті за принципом жалюзі, розправляються і створюють щілини, завдяки яким у них надходить повітря і допомагає стрічкам знову висохнути і уникнути перезволоження.
Переваги і недоліки винаходу
Наукове співтовариство згідно з тим, що потенціал цього винаходу величезний. На сьогоднішній день основні проблеми полягають у його використанні. Кен Калдейра з Інституту Карнегі науки в Стенфорді, штат Каліфорнія, сумнівається, що можна ефективно перетворити енергію випаровування в електричну енергію. На його думку, промислова розробка двигунів в тій мірі, коли їх виробництво стане масовим, а використання повсюдним, є надзвичайно трудомістким завданням.
Основним конкурентом нових двигунів виступають добре знайомі всім сонячні батареї, оскільки все більш поширеним явищем для плавучих сонячних ферм є їх розміщення на водосховищах. Однак випарні двигуни можуть бути виготовлені з дешевих біоматеріалів, які легше утилізувати, ніж сонячні батареї — а це важливо.
Якщо технологія набуде поширення, то її використання вплине і на локальний клімат за рахунок зміни ступеня випаровування води. Але це буде мати хоч якесь значення лише в тому випадку, якщо площа закритої поверхні складе 250 000 км? і більше. Втім, коли мова йде про такі масштаби, то будь-яка енергетична установка, якою б екологічно чистою вона не була, буде мати вплив на навколишнє середовище. Більш того, в дощових районах, де часті опади викликають безліч проблем, зниження інтенсивності випаровування води буде вкрай корисним.