Nová forma obnovitelné energie? Bouřkovými mraky se inspiroval už Nikola Tesla

Všechno to začalo, když v roce 2018 jeden ze studentů z Massachusettské univerzity v Amherstu zapomněl při vědeckém experimentu zapojit senzor vlhkosti do napájení. I přesto ale začalo zařízení generovat elektrické signály. Od tohoto okamžiku profesor Jun Yao začal společně s kolegy vyvíjet technologii, která dokáže získávat elektřinu z vlhkého vzduchu.

Teslovy pokusy

Tento koncept známý jako hydroelektřina je přitom starý už několik desítek let. Věhlasný fyzik Nikola Tesla zkoumal možnosti získávání elektřiny z vlhkosti vzduchu s využitím procesů, které probíhají v bouřkových mracích. Bohužel nikdy nedosáhl žádných kloudných výsledků, stejně jako několik dalších, kteří se po jeho vzoru pokoušeli o to samé.

Ačkoliv solární a větrná energie mají zatím poměrně velký náskok, další výzkum a potenciální objevy nových materiálů mohou z hydroelektřiny udělat revoluční způsob, jak efektivně a šetrně získávat tolik potřebnou energii.

Princip nového potenciálního zdroje energie spočívá v přenosu drobných elektrických nábojů mezi molekulami vody. Právě tento proces se snaží vědci ovládnout, problém však spočívá v množství elektřiny, kterou generuje. Odborníci se ale nyní domnívají, že jí budou brzy schopni získat dostatek k tomu, aby byla použitelná pro napájení miniaturních počítačů a senzorů. A to by měl být pouhý začátek.

Tato potenciální forma obnovitelné energie se kolem nás vznáší 24 hodin denně, což je bezpochyby velice lákavá vyhlídka do budoucnosti. Vždyť už nyní je vyvíjen neustálý tlak na přechod od fosilních paliv na alternativu, která bude šetrnější k životnímu prostředí.

Výzkum postupuje

V roce 2020 publikoval Yao a jeho tým vědeckou studii, ve které je popsána možnost získávání elektřiny ze vzduchu za pomoci drobných bílkovinných nanodrátů. Ačkoliv o přesném mechanismu se stále vedou diskuze, zdá se, že póry materiálů jsou skutečně schopné zachytit vznášející se molekuly vody. Ty pak díky tření danému materiálu dodávají elektrický náboj.

Yao objasňuje, že v takovém prostředí zůstává většina molekul u povrchu a ukládá tak dostatečné množství náboje, zatímco zbytek z nich proniká materiálem hlouběji. Tímto způsobem vzniká náboj mezi spodní a horní částí vrstvy materiálu. „Postupem času můžete vidět, že dochází k oddělování nábojů,“ vysvětluje Yao. „To je vlastně přesně to, co se děje v mraku.“

Tato potenciální forma obnovitelné energie se kolem nás vznáší 24 hodin denně, což je bezpochyby velice lákavá vyhlídka do budoucnosti. Vždyť už nyní je vyvíjen neustálý tlak na přechod od fosilních paliv na alternativu, která bude šetrnější k životnímu prostředí.

Bouřkové mraky tento proces vytvářejí v daleko rozsáhlejším měřítku a nahromaděné elektrické náboje se posléze vybíjí v nám dobře známé podobě, tedy blesku. To znamená, že pokud by se povedlo vytvořit ty správné podmínky, ovlivnit pohyb molekul vody a oddělit náboje, bylo by možné generovat elektřinu. „Zařízení může skutečně fungovat kdekoliv na Zemi,“ vysvětluje Yao.

Tyto poznatky se ale ukázaly být pouhou špičkou ledovce. Yao a jeho kolegové totiž v roce 2023 provedli a publikovali navazující výzkum, v němž použili několik dalších materiálů. I když s menšími rozdíly, všechny z nich fungovaly. To nasvědčuje tomu, že než samotný materiál je důležitá jeho struktura.

Vše ukáže čas

V dosud provedených experimentech generovala zařízení tenčí než lidský vlas pouze velmi malé, až zanedbatelné množství elektřiny, odpovídající pouhému zlomku voltu. Yao se ale domnívá, že vytvořením většího množství materiálu nebo spojením několika jeho částí dohromady by mohlo být možné získat náboje o hodnotě několika voltů a více. Materiál podle jeho předpokladů navíc nemusí být nutně pevného skupenství. K těmto účelům by posloužila i kapalina, která by rozprašováním po povrchu poskytovala okamžitý zdroj energie.

„Myslím, že je to opravdu vzrušující,“ reaguje na tento výzkum Reshma Raová, materiálová inženýrka z Imperial College London ve Velké Británii. „Existuje tu obrovská flexibilita v tom, jaké materiály lze použít.“ Raová však varuje, že v tuto chvíli není reálné si představit situaci, ve které by byla technologie schopná pohánět budovy nebo energeticky náročné stroje, jako jsou automobily. Vlhkost by ale mohla stačit k napájení menších zařízení, jako je malá elektronika nebo již dříve zmíněné senzory. „Nad mechanismy, které stojí za všemi těmito snahami o vytvoření hydroelektřiny, zůstává mnoho otazníků,“ říká Raová. „Je toho ještě hodně, co je třeba prozkoumat, pokud jde o základy toho, proč to funguje.“

Jestli tato nová technologie dokáže konkurovat zavedeným způsobům získávání energie, je tedy zatím ve hvězdách, nemožné to ale určitě není. Ačkoliv solární a větrná energie mají zatím poměrně velký náskok, další výzkum a potenciální objevy nových materiálů mohou z hydroelektřiny udělat revoluční způsob, jak efektivně a šetrně získávat tolik potřebnou energii.