雨水之巧用

“水者何也？萬物之本原也”。如果說地表密布的河流是地球的“血管”，那么川流不息的水則如同地球的“血液”，為萬物帶來生機。雨水是自然界水循環中不可缺少的一環，雨滴中也蘊藏能量，能否將其利用起來呢？

讓我們一起來了解人類在“雨力”發電領域的各種嘗試吧。

屋頂上的

“微型水力發電站”

墨西哥是世界上最缺水的國家之一，有超過1000萬人無法獲得自來水，即使在首都墨西哥城，仍有近25萬人過著缺水的生活。因此，許多家庭都在自家的屋檐上安裝了集水管道，希望將雨水收集起來以備不時之需，但當地嚴重的空氣污染導致這些雨水混合著大量的雜質和污染物。

墨西哥理工大學的三名學生發明了一個名為“Pluvia”的雨力發電系統，同時解決雨水凈化和發電的問題。他們設計了一段裝有微型渦輪機的管道，接在蓄水箱頂部的入口處。屋頂的雨水通過漏斗聚集后沿著裝有木炭過濾器的管道流下，之后推動微型渦輪，最后進入地下的儲水罐。渦輪機旋轉會帶動發電機為12伏的電池充電，部分電力用于驅動凈水器工作。

為雨滴加上“發電機”

雨滴微小，不能提供持續不斷的動力，若要將雨水的能量收集起來，提高其發電的效率，需要借助一類特殊的“發電機”——壓電材料。這是一種遍布無數個“微小發電機”的材料，它運用自身原子間特殊的排列方式將力產生的形變轉化為電荷。

雨滴落在地面時會發生非彈性沖擊碰撞，在此過程中，雨滴的破碎、飛濺、振動、黏彈性變形都會造成能量的損失。研究人員估算了雨滴中可利用能量的大小，使用一種名為PVDF（聚乙烯氟化物）聚合物的壓電材料，成功將雨滴的動能轉化為電能。

通過模擬雨滴的不同下落速度，他們發現緩慢下降的雨滴較高速下降的雨滴產生的電能更大。此外，通過觀察直徑1～5毫米不等的雨滴發現，每顆雨滴產生的能量從1～10兆焦耳不等，傾盆大雨時的雨滴則擁有高達12毫瓦的發電功率。使用壓電材料進行雨力發電的可行性已被多次證實，但發電效率還需進一步突破。

借助雨力的風力發電

風、雨、雷、電都蘊含巨大的能量，目前人類對風能的運用較為普遍，雨力也沒有完全被浪費——降水期間往往伴隨著大風，風作為雨的載體在一定程度上實現了發電功能。

風力發電機的輸出功率與空氣有密切關系，夾雜著雨水的空氣密度略有增大，使得雨天發電效率更高。此外，雨水還可洗刷葉片表面附著的塵土和污漬，改善葉片的氣動性能。

人類對雨力發電的應用還有很長的路要走，隨著科技的進步，“潤物細無聲”的雨滴將更好地為人類所用。