雨水之巧用

“水者何也？万物之本原也”。如果说地表密布的河流是地球的“血管”，那么川流不息的水则如同地球的“血液”，为万物带来生机。雨水是自然界水循环中不可缺少的一环，雨滴中也蕴藏能量，能否将其利用起来呢？

让我们一起来了解人类在“雨力”发电领域的各种尝试吧。

屋顶上的

“微型水力发电站”

墨西哥是世界上最缺水的国家之一，有超过1000万人无法获得自来水，即使在首都墨西哥城，仍有近25万人过着缺水的生活。因此，许多家庭都在自家的屋檐上安装了集水管道，希望将雨水收集起来以备不时之需，但当地严重的空气污染导致这些雨水混合着大量的杂质和污染物。

墨西哥理工大学的三名学生发明了一个名为“Pluvia”的雨力发电系统，同时解决雨水净化和发电的问题。他们设计了一段装有微型涡轮机的管道，接在蓄水箱顶部的入口处。屋顶的雨水通过漏斗聚集后沿着装有木炭过滤器的管道流下，之后推动微型涡轮，最后进入地下的储水罐。涡轮机旋转会带动发电机为12伏的电池充电，部分电力用于驱动净水器工作。

为雨滴加上“发电机”

雨滴微小，不能提供持续不断的动力，若要将雨水的能量收集起来，提高其发电的效率，需要借助一类特殊的“发电机”——压电材料。这是一种遍布无数个“微小发电机”的材料，它运用自身原子间特殊的排列方式将力产生的形变转化为电荷。

雨滴落在地面时会发生非弹性冲击碰撞，在此过程中，雨滴的破碎、飞溅、振动、黏弹性变形都会造成能量的损失。研究人员估算了雨滴中可利用能量的大小，使用一种名为PVDF（聚乙烯氟化物）聚合物的压电材料，成功将雨滴的动能转化为电能。

通过模拟雨滴的不同下落速度，他们发现缓慢下降的雨滴较高速下降的雨滴产生的电能更大。此外，通过观察直径1～5毫米不等的雨滴发现，每颗雨滴产生的能量从1～10兆焦耳不等，倾盆大雨时的雨滴则拥有高达12毫瓦的发电功率。使用压电材料进行雨力发电的可行性已被多次证实，但发电效率还需进一步突破。

借助雨力的风力发电

风、雨、雷、电都蕴含巨大的能量，目前人类对风能的运用较为普遍，雨力也没有完全被浪费——降水期间往往伴随着大风，风作为雨的载体在一定程度上实现了发电功能。

风力发电机的输出功率与空气有密切关系，夹杂着雨水的空气密度略有增大，使得雨天发电效率更高。此外，雨水还可洗刷叶片表面附着的尘土和污渍，改善叶片的气动性能。

人类对雨力发电的应用还有很长的路要走，随着科技的进步，“润物细无声”的雨滴将更好地为人类所用。