Věda někdy překvapí nejvíc tam, kde bychom to nečekali – třeba u obyčejných kapek deště. Skupina vědátorů přišla s nápadem, jak z dešťových kapek vytěžit energii pomocí jednoduchého zařízení. Namísto složitých přehrad nebo drahé technologie použili úzkou svislou trubici a docílili jevu zvaného plug flow, díky němuž se jim podařilo oddělit elektrické náboje a efektivně z nich získat elektřinu. Výsledkem byl dostatek energie pro rozsvícení 12 LED diod. A to vše bez složité infrastruktury, s minimálními náklady a s potenciálem využití v městském prostředí.

Elektřina z pohybu a statického náboje

Představte si statickou elektřinu – třeba když si promnete balónek o vlasy. Podobný princip platí i pro vodu: když se kapka setká s určitou plochou, může přenést elektrický náboj. A právě tento jednoduchý fyzikální jev se vědcům podařilo využít v novém typu generátoru.

Výzkum publikovaný 16. dubna 2025 v časopise ACS Central Science ukazuje, že kapky vody proudící skrz úzkou trubici dovedou generovat překvapivě velké množství elektrické energie. Klíčový je zde právě efekt plug flow, kdy se voda nepohybuje jako souvislý proud, ale ve formě malých sloupců oddělených vzduchem.

Proč běžná vodní elektrárna nestačí

Klasická vodní elektrárna spoléhá na masivní tok vody, která roztáčí turbíny. Jenže to funguje jen tam, kde je vody dost – tedy u řek, jezer nebo přehrad. V městech, na střechách nebo v místech s dešťovou vodou tohle nefunguje. Alternativou je tzv. separace nábojů, kde voda proudí kanálkem s vodivým povrchem. Jenže efektivita takového řešení je nízká – náboj se tvoří pouze v místě kontaktu s povrchem.

Vědci už dříve zkoušeli mikro- a nano-kanálky, které sice zvyšují kontaktní plochu, ale zároveň jsou natolik úzké, že se voda skrz ně téměř nedostane. A co hůř – samotné čerpání vody do tak malých kanálků spotřebuje více energie, než se vyrobí.

Zdroj: Shutterstock

Plug flow: Jednoduché řešení s velkým efektem

Řešení, které navrhli vědci pod vedením Siowlinga Soha, je tak jednoduché, že působí skoro až naivně. Voda kape z jehly ve formě drobných kapek do 32 cm vysoké a 2 mm široké polymerové trubice. Náraz kapek do horní části trubice vytváří právě zmíněný efekt plug flow – tedy pravidelné střídání sloupců vody a vzduchu.

Jak kapky klesají dolů, dochází k oddělování nábojů. Na horní části trubice a ve sběrné nádobě pod ní jsou umístěny elektrody, které tento rozdíl využijí k výrobě elektřiny. V podstatě vzniká jednoduchý generátor, kde dešťová voda funguje jako přirozené palivo.

Výkon, který překvapí

Při testování dokázal tento systém přeměnit více než 10 % pohybové energie vody na elektrickou. Ve srovnání s běžným proudem vody (bez efektu plug flow) šlo o nárůst efektivity o pět řádů. A co víc – i když kapky padaly pomaleji než běžný déšť, přesto dokázaly rozsvítit 12 LED diod.

V další fázi výzkumu vědci zjistili, že pokud se voda rozdělí do dvou trubic najednou, výkon se zdvojnásobí. Nakonec systém vylepšili tak, že voda protékala čtyřmi trubicemi zároveň – a výsledek? Dvanáct diod svítilo bez přerušení celých 20 sekund.