В Южной Корее научились превращать дождь в электричество — дождевые генераторы для умных городов

30 грудня 2025 р. 17:55

30 грудня 2025 р. 17:55

Южнокорейские инженеры из UNIST создали технологию, превращающую капли дождя в источник электричества и инструмент управления ливневыми стоками. Супергидрофобные крыши способны автономно питать датчики и предотвращать наводнения в городах.

Современные мегаполисы всё чаще сталкиваются с экстремальными ливнями, которые перегружают дренажные системы и вызывают локальные наводнения. Одновременно растёт потребность в автономных датчиках и интеллектуальных системах управления городской средой, которым требуется стабильное питание.

Инженеры Национального института науки и технологий Ульсана в Южной Корее предложили оригинальное решение, объединив эти две задачи в одной технологии. Они разработали систему, способную вырабатывать электричество из падающих капель дождя, превращая крыши и водостоки в элементы активной энергетической и защитной инфраструктуры.

Принцип работы генератора на основе дождевых капель

В основе технологии лежит физическое явление, знакомое каждому по статическому электричеству. Когда капли дождя падают через воздух, они накапливают положительный заряд. При соприкосновении с поверхностью генератора, которая имеет противоположный электрический потенциал, происходит мгновенный перенос зарядов. Капля практически отталкивается от поверхности и скатывается, а в этот момент через встроенные проводящие элементы проходит электрический импульс. Именно этот кратковременный, но очень интенсивный процесс и используется для генерации электричества.

Созданный инженерами UNIST генератор получил название S-FRP-DEG. Он улавливает энергию каждой капли в момент её касания поверхности и сразу превращает её в электрический сигнал, который можно использовать для питания электроники или для анализа интенсивности осадков.

Конструкция и материалы супергидрофобного генератора

Одним из ключевых отличий этой разработки стало использование композитного материала из полимера, армированного углеродным волокном. Такой материал широко применяется в авиации и строительстве благодаря сочетанию высокой прочности, малого веса и устойчивости к коррозии. В условиях городской среды, где поверхности постоянно подвергаются воздействию влаги, пыли и загрязнённого воздуха, это критически важно.

Поверхность генератора покрыта специальным сверхгидрофобным слоем, вдохновлённым структурой листа лотоса. Благодаря микроскопическому текстурированию капли воды не растекаются, а собираются в плотные шарики и мгновенно скатываются. Это не только усиливает электрический эффект при каждом касании, но и предотвращает накопление грязи, обеспечивая стабильную работу устройства на протяжении длительного времени.

Энергетический потенциал

Лабораторные испытания показали, что одна дождевая капля объёмом около 92 микролитров способна генерировать напряжение до 60 вольт и ток в несколько микроампер. Несмотря на то что энергия одной капли невелика, при интенсивных осадках тысячи таких событий происходят каждую секунду, формируя устойчивый поток электрических импульсов.

При соединении нескольких модулей в единую цепь система продемонстрировала возможность питания десятков и сотен светодиодов, что подтверждает масштабируемость технологии. Это означает, что в реальных условиях генераторы могут обеспечивать энергией датчики, беспроводные модули связи и элементы управления дренажными системами.

Управление ливневыми стоками и защита от наводнений

Особенность этой технологии заключается в том, что она одновременно является источником энергии и системой мониторинга. Чем сильнее дождь, тем выше частота и амплитуда электрических сигналов, возникающих при падении капель. Это позволяет системе в реальном времени определять интенсивность осадков без дополнительных датчиков.

Установленные на крышах и в водосточных трубах генераторы способны автоматически активировать дренажные насосы и клапаны только тогда, когда это действительно необходимо. В результате снижается потребление электроэнергии и повышается эффективность предотвращения подтоплений в густонаселённых районах, где скорость реакции имеет решающее значение.

Перспективы развития дождевой энергетики

Такие генераторы могут стать частью стандартных кровельных и фасадных систем, формируя распределённую сеть автономных энергетических и сенсорных узлов. В сочетании с технологиями «умного города» они способны обеспечить непрерывный мониторинг осадков и автоматическое управление водными потоками без зависимости от внешних источников энергии.

По мере удешевления композитных материалов и совершенствования поверхностных покрытий дождевые генераторы могут превратиться из лабораторной новинки в массовый элемент городской инженерии, превращая обычные ливни в источник энергии, данных и устойчивости мегаполисов.

Війна