Современный мир всё активнее ищет новые источники энергии, способные заменить ископаемое топливо и снизить нагрузку на окружающую среду. Учёные по всему миру исследуют самые разные варианты — от солнечных панелей и ветряков до геотермальных станций и даже ядерных батарей. Но неожиданным открытием стало то, что энергия может скрываться буквально вокруг нас — во влаге воздуха. Недавний прорыв показал: теперь возможно превращать испарение воды в электричество, открывая путь к совершенно новым технологиям энергоснабжения.
Что важно знать из этой истории
Исследователи создали так называемое «эвапоэлектрическое» устройство, которое использует энергию, возникающую при испарении воды. Оно вырабатывает значительно больше электричества, чем предыдущие технологии, основанные на влаге.
Главная особенность устройства в том, что оно использует температурную разницу, возникающую при испарении. Благодаря этому становится возможным питать мелкую электронику с помощью влажности окружающей среды или даже человеческого пота.
Некоторые учёные считают, что в будущем «двигатель испарения» можно будет масштабировать для питания более крупных систем.
Как появилась идея
Инженера Ади Суварди вдохновил совершенно бытовой момент. Однажды, приняв горячий душ и выйдя в прохладную комнату с кондиционером, он задумался: сколько же энергии скрыто в разнице температур между его кожей и сухим воздухом? Начав изучать вопрос глубже, он был удивлён. Его поразило не то, что испарение может стать источником энергии, а то, что почти никто серьёзно не пытался его использовать.
Поиск новых источников энергии
Сегодня человечество активно ищет способы сделать энергетику более чистой и безопасной. Мир стремится к электрификации, чтобы одновременно бороться с изменением климата и обеспечивать растущие потребности технологий.
Солнечные панели и ветряки стали очевидным выбором. Они действительно помогают сократить зависимость от ископаемого топлива. Однако учёные изучают и другие варианты: энергию океанов, геотермальные источники, а также ядерные батареи, которые могут работать тысячи лет. Но неожиданным кандидатом на роль нового источника энергии стала… обычная влага.
Электричество из воздуха
Команда Суварди совместно с коллегами из Китайского университета Гонконга и Национального университета Сингапура сделала то, что казалось невозможным: они буквально извлекли энергию из воздуха. Учёные разработали миниатюрное устройство, которое преобразует тепло, возникающее при испарении влаги, прямо в электричество. Свои результаты они опубликовали в июле 2025 года в журнале ACS Nano.
Сам подход не уникален. Существует направление «гидровольтаики», где тоже изучают превращение влаги в энергию. Преимущество очевидно: влага есть почти везде. А вот солнце и ветер доступны не всегда.
«Современные технологии развиваются так быстро, что далеко не все возможные применения уже изучены или проверены», — объясняет Суварди, профессор кафедры электронной инженерии в CUHK. — «Иногда решения лежат буквально на поверхности. Нужно лишь творчески использовать уже существующие технологии».
Могут ли такие устройства питать города?
Некоторые исследователи задумываются о больших машинах, собирающих энергию влаги для нужд общества. Ещё в 2015 году группа из Колумбийского университета создала «двигатель испарения», использовавший способность бактериальных спор сжиматься и расширяться над водой. Они также разработали «влаговую мельницу», которая вырабатывала электричество при намокании.
Эти проекты пока дают совсем немного энергии. Однако учёные предположили, что в будущем можно будет строить гигантские генераторы над водоёмами или турбины, использующие испарение.
Разумеется, между теоретической возможностью и экономической выгодой есть огромная разница. Ведь солнце и ветер давно доказали эффективность.
Новая концепция: «эвапоэлектрика»
Обычно такие системы превращают влагу сначала в механическую энергию, а затем в электричество. Но команда Суварди предложила иной путь. В своей работе они описывают метод «эвапоэлектрики», где промежуточный этап исключён. Влага сразу превращается в электричество. По расчётам, эта технология даёт как минимум вдвое больше энергии, чем нынешние гидровольтаические установки.
«Большинство людей даже не задумываются об испарении как о возможном источнике энергии, — отмечает Суварди. — Но ведь именно испарение лежит в основе водного цикла Земли. Под действием солнца вода превращается в облака, затем выпадают осадки. На каждом из этих этапов вовлечены колоссальные энергетические процессы».
Сколько энергии в капле воды?
Испарение — это процесс, при котором уносится огромное количество тепла. Для примера: всего один грамм воды поглощает около 2250 джоулей тепла. Этого достаточно, чтобы теоретически питать 60-ваттную лампочку почти 40 секунд.
Новое устройство пытается «уменьшить» этот процесс, чтобы использовать его для питания носимой электроники или датчиков. Эксперименты показали, что устройство может запитать даже небольшой ЖК-дисплей, используя только влагу.
Как устроено устройство
Эвапоэлектрический генератор состоит из термоэлектрического элемента, зажатого между двумя радиаторами. Эти радиаторы нужны для отвода избыточного тепла. Один из них выполнен из пористого гидрогеля на основе поливинилового спирта (PVA). Он впитывает воду и позволяет ей испаряться естественным образом. Второй радиатор поддерживает температуру, близкую к окружающему воздуху.
Когда вода испаряется с поверхности гидрогеля, он охлаждается. Это создаёт температурный перепад между двумя радиаторами. Поток тепла, возникающий из-за этой разницы, преобразуется генератором в электричество.
Суварди отмечает, что постоянная подача воды остаётся сложной задачей. Однако даже человеческий пот может стать дополнительным источником.
Перспективы для носимой электроники
Миниатюрный источник энергии, работающий даже от пота, идеально подходит для носимых устройств: умных часов или фитнес-браслетов. Но до полноценного внедрения предстоит ещё много работы. Подобно солнечным панелям, гидровольтаика и эвапоэлектрика далеки от стопроцентной эффективности.
Учёные уверены, что улучшение гидрогеля и самого термоэлектрического генератора сделает технологию более практичной.
Что дальше?
В будущем подобные устройства смогут питать не только датчики, но и более крупные системы. На ближайшей перспективе Суварди видит эвапоэлектрику как дополнительный источник питания для носимой электроники, способный собирать энергию прямо из воздуха или человеческого пота.
«Сегодня эффективность составляет около 0,1 процента, — говорит он. — Но я уверен, что при должном внимании и инвестициях её можно увеличить в десять раз».
Земля полна энергии
Природа постоянно демонстрирует, что источников энергии вокруг нас гораздо больше, чем кажется. Это и ветер, и солнце, и геотермальные источники, и даже простая влага в воздухе. Вопрос только в том, как научиться правильно использовать эти ресурсы. Если мы сумеем это сделать, то способ сможем изменить всю мировую энергетику.
