Группа физиков из Принстонского университета (Princeton University) провела эксперимент, в ходе которого они исследовали, можно ли использовать вращение Земли для генерации электроэнергии. Хотя измеренное напряжение оказалось крайне низким, сама концепция вызвала интерес у специалистов, поскольку представляет собой редкую попытку напрямую использовать кинетическую энергию планеты. Останется ли она перспективной основой для получения возобновляемой энергии, пока неизвестно.

Источник изображений: journals.aps.org

В марте 2025 года группа физиков под руководством Кристофера Чайбы (Christopher Chyba) представила результаты эксперимента, в рамках которого была предпринята попытка задействовать вращение Земли для генерации электроэнергии. Это направление, несмотря на его внешнюю простоту, начало серьёзно изучаться в физике лишь в последнее десятилетие. «Идея несколько контринтуитивна, и о ней спорили со времен Фарадея», — заявил Пол Томас (Paul Thomas), физик из Университета Висконсин-О-Клэр (University of Wisconsin-Eau Claire), который не принимал участия в исследовании.

Исследователи сориентировали специальное устройство, состоящее из слабого марганец-цинкового ферритового проводника с электродами на концах, под углом 57 градусов, перпендикулярно вращательному движению Земли и её магнитному полю. Такая конфигурация, по расчётам команды, могла создать условия, при которых движение устройства относительно магнитного поля приведёт к возникновению электрического потенциала.

Эксперимент по сбору энергии. Цилиндр размещён под углом, перпендикулярным магнитному полю Земли и направлению её вращения. Датчики фиксируют напряжение между концами цилиндра. Измерения проводятся в темноте, чтобы исключить влияние фотоэлектрического эффекта

В ходе эксперимента устройство сгенерировало напряжение величиной 17,84 микровольта, что составляет лишь малую долю от напряжения, выделяемого одним нейроном. Несмотря на это полученный результат был описан как «спорный, но интригующий». Стоит учитывать, что столь малое напряжение крайне сложно изолировать от других физических воздействий. Физик на пенсии Ринке Вейнгаарден (Rinke Wijngaarden), проводивший аналогичный эксперимент в 2018 году и не зафиксировавший эффекта, сообщил, что по-прежнему убеждён, что теория Чайбы и других учёных неверна.

Теоретически устройство может работать, если генератор движется сквозь магнитное поле Земли, части которого остаются неподвижными, что приводит к возникновению тока. Однако, как отмечает журнал Nature, в результате этого электроны могут перераспределиться, создавая противодействующую силу, которая нивелирует эффект. По словам Чайбы и его команды, им удалось устранить этот эффект благодаря созданию специального материала, не склонного к такому перераспределению, поскольку он поддерживает постоянную электростатическую силу внутри устройства.

Группа физиков планирует масштабировать эксперимент, чтобы генерировать практически полезное количество энергии. По их расчётам, если систему удастся довести до такого масштаба, при котором она сможет удовлетворять энергетические потребности всей планеты, вращение Земли замедлится всего на 7 миллисекунд за 100 лет — что сопоставимо с тем, насколько замедляет вращение планеты гравитация Луны за тот же период. Одним словом, предстоит ещё много исследований, прежде чем учёные смогут окончательно утверждать, что способны использовать энергию вращения Земли для выработки электроэнергии.

Шведская компания CorPower заявила о прорыве в разработке плавучих генераторов электроэнергии, использующих энергию волн. Генератор-буй компании прошёл 6-месячные испытания в море и показал высочайшую эффективность. По сравнению с обычными генераторами, которые используют волны, выработка устройства CorPower оказалась на 300 % выше. Секрет кроется в подстройке фазы колебания генератора по отношению к фазе волны.

Источник изображений: CorPower

Генератор приводят в движение колебания корпуса буя вверх и вниз гребнем волны. Генератор движется линейно по направляющим, которые закреплены на дне (как вариант, на подводном балласте). Направляющие имеют нарезку, которая через шестерёночную передачу вращает ротор генератора. Система амортизаторов может придерживать амплитуду прыжков буя-генератора на волне. Тем самым колебания буя немного отстают от скорости подъёма уровня воды (волны) и это придаёт ему дополнительную энергию, когда уровень начинает спадать. Подскок получается на большую высоту, чем допускает текущее волнение. Благодаря этому генератор взлетает выше даже на слабой волне, которая в среднем случается чаще.

Автоматика генератора сама выбирает фазу колебаний в зависимости от уровня волнения, и в сильную волну блокирует движение, чтобы не допустить аварии. Так, генератор модели C4 успешно прошёл испытания в шторм, когда высота волн достигала 18,5 м. Размеры самого генератора-буя составляют 19 м в высоту и 9 м в диаметре.

Компания CorPower изготовила только один экземпляр генератора, и теперь вернула его в порт для изучения после 6 месяцев в море. В этом, кстати, преимущество подобных разработок. Генератор всегда можно отбуксировать на обслуживание или ремонт, тогда как с плавучими ветряными электростанциями и, тем более, со стационарными ветрогенераторами на мелководье такое не провернёшь.

Во время испытаний пиковая выработка генератора C4 достигала 600 кВт. Его мощность была искусственно ограничена, говорят в компании, а во время штатной работы генератор сможет вырабатывать в пике до 850 кВт. Если развернуть в море или океане свыше 20 тыс. таких генераторов, то такая электростанция сможет вырабатывать до 20 ГВт электроэнергии. В таком случае стоимость каждого выработанного ею МВт·ч электричества снизится до конкурентного уровня $33–44 LCoE (нормированной стоимости электроэнергии).

Также стоит отметить, что буи-генераторы можно будет располагать намного плотнее в море, чем ветрогенераторы, и тем самым кратно увеличить сбор энергии с каждого квадратного километра морской глади.