Живое дерево как батарейка?

Оказалось, что деревья способны генерировать пусть небольшую, но вполне измеримую энергию. И этой энергии деревьев оказалось достаточно для исследователей Университета Вашингтона (University of Washington), чтобы заставить работать настоящую электрическую цепь.

В ходе прошлогоднего исследования Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology) было обнаружено, что растения генерируют напряжение до 200 мВ, если один электрод расположить на растении, а другой — опустить в почву. С тех пор те исследователи основали компанию, которая разрабатывает датчики для леса, которые используют это вид энергии.

Команда Университета Вашингтона сконцентрировала дальнейшие исследования в области энергии дерева, создавая схемы, которые используют эту энергию. Им впервые удалось заставить работать электрическую схему исключительно за счет энергии дерева. Проведенные исследования показали, что, к примеру, клен крупнолистный, широко представленный на территории университета, способен выдавать напряжение величиной до нескольких сотен вольт.

Затем командой исследователей было построено устройство, которое может питаться доступной мощностью. Брайан Отис (Brian Otis), доцент электротехники, возглавил разработку повышающего преобразователя. Этот преобразователь способен работать с входящим напряжением всего лишь 20 мВ, а на выходе он создает напряжение величиной 1,1 В, достаточное для маломощных датчиков. Построенная схема выполнена из элементов величиной 130 нм, и она потребляет в среднем лишь 10 нВт энергии во время работы. "Обычная электроника не будет претендовать на все типы напряжений и токов, которые будут обнаружены у дерева, но наномасштаб — это не только соответствующие размеры, но и меньшее потребление энергии и мощности", — говорит Бабак Парвиз (Babak Parviz), участник исследования.

"По мере перехода на новые поколения электроники вполне оправданно оглянуться назад и посмотреть — что уже можно, а что еще нельзя задействовать в качестве источников энергии", — добавил он.

Несмотря на использование особых маломощных устройств, повышающий преобразователь и другая электроника будет большую часть времени находиться в режиме ожидания для экономии энергии, создавая этим сложности. "Если все элементы переходят в режим сна, то система может и не проснуться больше", — говорит Отис. Для решения этой проблемы был построен счетчик, которые непрерывно работает, потребляя 1 нВт. Маломощный счетчик подает электрические импульсы каждые несколько секунд, периодически пробуждая систему.

Энергия дерева вряд ли заменит солнечную энергию для большинства областей, допускают ученые. Но такая система сможет предоставить недорогой вариант питания сенсоров для деревьев, которые могут использоваться для контроля состояния окружающей среды и сигнализации о лесных пожарах, а также определения состояния деревьев.