Тепло, излучаемое планетой, способно стать источником энергии (ФОТО)
Федерико Капассо (Federico Capasso) и его коллеги по Гарвардскому университету (США) представили любопытный метод получения энергии с помощью... земного тепла.
Полагаете, они ошиблись в расчётах?
Да, тепло от Земли уходит в космос, но его плотность значительно ниже плотности энергии, идущей с солнечными лучами, да и получать от него энергию тем труднее, чем дальше условное устройство находится от поверхности планеты.
Как только температура с обеих сторон устройства перестаёт быть равной (B, C), по цепи начинает течь ток. (Иллюстрация F. Capasso et al.)
Однако способ практичной утилизации такой энергии всё же есть. Во-первых, энергию можно получать за счёт разницы температур, выставляя холодную часть термоэлектрического, к примеру, устройства в космос и позволяя ей излучать в ИК-диапазоне. Поскольку близкая к Земле часть при это будет нагрета сильнее, то тепло будет перетекать от неё к радиатору, охлаждающему систему на другой стороне установки.
В принципе, так можно получить до 2,7 Вт на квадратный метр поверхности.
Во-вторых, можно обойтись и более компактным устройством — ректенной, то есть комбинацией антенны и диода. Обычно излучение, падающее на антенну, создаёт в ней переменный ток, который диод выпрямляет в постоянный. В схеме же группы г-на Капассо всё наоборот: антенна не поглощает, а излучает ИК-лучи, получаемые от поверхности планеты, и поскольку диод имеет более высокую температуру, чем сопротивления, от него к антенне начинает течь ток.
Схема работает не очень эффективно: без ухищрений удаётся получать только 1,2 Вт/м². Но если диод дополнительно нагревать обычным зеркальным концентратором солнечных лучей, то показатели несколько улучшаются — до 20 Вт/м².
Зачем всё это нужно? Конечно, сами по себе названные цифры на порядок и более уступают эффективности солнечных батарей. Однако производство ректенн не представляет никакого труда, и стоят они не очень много, что позволяет надеяться на их интеграцию в заднюю стенку тех же фотоэлементов: одновременно с выработкой электричества они будут уменьшать нагрев и повышать КПД всей установки.
Ещё одним вариантом использования этой пока ещё экзотической методики генерации энергии могут быть автономные датчики или даже исследовательские аппараты на других планетах, где доступ к солнечным батареям затруднён, — например, на поверхности Венеры или лун Сатурна и Юпитера.
Отчёт об исследовании опубликован в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Александр Березин
