მკვლევართა მიერ შექმნილ ახალ სისტემას შეუძლია, 12 ცალი LED ნათურის გასანათებლად საკმარისი ელექტროენერგია გამოიმუშაოს.

ორი მასალის ერთმანეთთან შეხებისას მათი ზედაპირის მუხტი შეიძლება შეიცვალოს. ამის კარგი მაგალითი სტატიკური ელექტრობაა, რომელსაც ადამიანის კანზე ბუშტის ხახუნი იწვევს. ანალოგიურად, გარკვეულ ზედაპირზე დასხმისას წყალმა შეიძლება დაკარგოს ან მიიღოს ელექტრული მუხტი.

მეცნიერებმა ეს ეფექტი ელექტროენერგიის გამოსამუშავებლად გამოიყენეს.

"წყალი, რომელიც ვერტიკალურ მილში მიედინება, სითხეების დინების გარკვეულ კანონზომიერებას ემორჩილება — თანაბარი სიჩქარით მოძრავი ნაკადის დინებას. ელექტრობა სწორედ ამ გზით გამომუშავდება. ამ კანონზომიერების გამოყენებით წვიმის ენერგიის დაგროვებაა შესაძლებელი, რათა ეკოლოგიურად სუფთა და განახლებადი ენერგია ვაწარმოოთ", — აცხადებენ კვლევის ავტორები.

ტრადიციული ჰიდროელექტროსადგურის მუშაობის პრინციპი შემდეგნაირია: იგი ტურბინების დასატრიალებლად დიდი რაოდენობით წყალს გადააადგილებს. მეორე მხრივ, ეს მეთოდი მხოლოდ იქ მუშაობს, სადაც საკმარისი რაოდენობის წყალია, მაგალითად მდინარეებში.

უფრო მცირე და ნელა მოძრავი ნაკადებისთვის მკვლევრებმა ალტერნატიული გზა შეისწავლეს — მუხტის გამყოფი პროცესი. ამ პროცესში ელექტროენერგია მაშინ წარმოიქმნება, როცა წყალი არხში მიედინება, თავად არხი კი გამტარი ზედაპირითაა დაფარული. ეს მეთოდი საკმაოდ არაეფექტიანია, რადგან მუხტი მხოლოდ იმ ზედაპირზე გროვდება, რომელსაც წყალი ეხება.

ეფექტიანობის გასაუმჯობესებლად მეცნიერებმა შემდეგ ხერხს მიმართეს: მათ ზედაპირის ფართობის გასაზრდელად მიკრო- და ნანომასშტაბის არხების გამოყენება სცადეს. მიუხედავად ამისა, ეს არხები იმდენად წვრილია, რომ წყალი მათში რთულად გადის. შესაბამისად, სისტემის ამუშავება იმაზე მეტ ენერგიას მოითხოვს, ვიდრე იგი გამოყოფს. ამ პრობლემის გადასაჭრელად გუნდმა ისეთი გზის ძიება დაიწყო, რომელიც ელექტროენერგიას უფრო დიდი არხების გამოყენებით გამოიმუშავებდა. დიდ არხებში წვიმის წყალს ბუნებრივად შეუძლია გავლა.

გუნდმა მარტივი მოწყობილობა შექმნა, რომლებითაც წყალი კოშკის ქვედა ნაწილიდან მეტალის ნემსის გავლით მიედინებოდა. სითხის წვეთები ვერტიკალური პოლიმერული მილის (32 სმ. სიმაღლისა და 2 მმ. სიგანის) გახსნილ ნაწილში იღვრებოდა. მილის ზედა ნაწილში წვეთების პირდაპირი მოხვედრა ე. წ. თანაბარი სიჩქარით მოძრავ ნაკადს ქმნიდა, ხოლო წყლის მილში ჩადინება კი — ელექტრული მუხტის გამყოფ პროცესს. წყალი მილის ქვეშ მოთავსებულ ჭიქაში გროვდებოდა. მილის თავსა და ჭიქაში მოთავსებული მავთულები გამომუშავებულ ელექტროენერგიას აგროვებდა.

სისტემამ მილში ჩაღვრილი წყლის ენერგიის 10%-ზე მეტი გარდაქმნა ელექტროენერგიად. სისტემის წყლის უწყვეტ ნაკადთან შედარებისას აღმოჩნდა, რომ თანაბარი სიჩქარით მოძრავი ნაკადი ხუთი ზომით (10⁵-ჯერ) მეტ ელექტროენერგიას გამოიმუშავებდა. შემოწმებული წვეთების სიჩქარე მნიშვნელოვნად ნაკლები იყო წვიმის სიჩქარეზე. შედეგად მკვლევრები იმედოვნებენ, რომ ეს სისტემა შეიძლება წვიმის წვეთებისგან ელექტროენერგიის მისაღებად გამოიყენონ.

სხვა ექსპერიმენტში მკვლევრებმა შენიშნეს, რომ ორ მილში წყლის ერთდროული ან თანმიმდევრული გატარებით ენერგია ორმაგად გამომუშავდებოდა. ამ ინფორმაციის გამოყენებით მათ წყალი ოთხ მილში შეუშვეს. სისტემამ 12 ცალი LED ნათურა 20 წამის განმავლობაში უწყვეტად აანთო.

მკვლევრები აღნიშნავენ, რომ თანაბარი სიჩქარით მოძრავი ნაკადით ენერგიის მიღება და შენარჩუნება შეიძლება გაცილებით მარტივი იყოს, ვიდრე ტრადიციული ჰიდროელექტროსადგურების შემთხვევაში. გარდა ამისა, მისი გამოყენება ურბანულ სივრცეებში განსაკუთრებით ხელსაყრელია, მაგალითად სახურავებზე.

კვლევა გამოცემაში ACS Central Science გამოქვეყნდა.