Vihmast saab toota energiat

Neli Prantsusmaa uurijat avaldasid ajakirjas Smart Materials and Structures töö, mis kahe artikli peale jaotatult käsitles vihmapiiskade kineetilise energia elektrienergiaks muundamise võimalusi piesoelektriliste omadustega plastide abil nii teoreetiliselt kui katses. Huvitav on märkida, et nende tehtud töö näib jõukohane ka tublile füüsika bakalaureusetudengile, kirjutab fyysika.eeSmart Materials and Structures põhjal.

Romain Guigon, Jean-Jacques Chaillout, Thomas Jager ja Ghislain Despesse originaalsele ideele järgnev arutlus tugineb suuresti füüsika baaskursusest tuttavatel meetoditel. Töö teoreetilises osas leitakse, et piisa energia efektiivseimaks ärakasutamiseks on otstarbekas kasutada 25-mikromeetrilise paksusega piesoelektriliste omadustega polüvinülideenfluoriidi kilest ribasid, mille laius on umbes 2/3 langenud piisa jälje läbimõõdust. Kileribad peavad olema mehaanilistest pingetest vabad ja parima saagise saamiseks mõlema pinna kogu ulatuses elektroodina toimiva voolu juhtiva kihiga kaetud.

Eksperimentaalosas mõõdeti erinevate suuruste ja kiirustega langevate piiskade põhjustatud pinget ja kasuliku elektrienergia määra. Lõpptulemustes eristati harilikku vihmapiiska, milleks oli kokkuleppeliselt 1-millimeetrise läbimõõduga kolm meetrit sekundis langev tilk, ja paduvihmapiiska läbimõõduga 5 millimeetrit. Esimesel juhul saadi langevalt piisalt 1nJ elektrienergiat maksimaalse hetkvõimsusega 1µW.

Paduvihmapiisa korral olid vastavad näitajad 25µJ ja 12mW. Need arvud võivad näida väikesed, kuid ka elektroonikaseadmete energiatarve väheneb tehnoloogia edenedes. Uudsed energiaallikad võivad rakendust leida näiteks eraldatud piirkondades sademete määra registreerivate seadmete autonoomsete salvestusseadmete juures, aga ka iseseisvate sensoritena tööstusseadmetes.