人類利用水能也有幾千年的歷史了，從最早的用水車來研磨谷物、紡織、提取羊毛，再到今天我們建造巨大的堤壩來抗洪發(fā)電。本質(zhì)上利用的都是水從高處流向低處的勢(shì)能來轉(zhuǎn)化為我們需要的能量，但還有一種形式的水也和勢(shì)能有關(guān)——雨滴。我們能否利用雨滴發(fā)電呢？

目前，全世界的研究人員正在研究使用降雨作為能源的可行性，并且在這一日益重要的領(lǐng)域已經(jīng)取得了很大進(jìn)展。

雨滴有多大能量？

我們都知道，雨滴是儲(chǔ)存在云中的水聚成水珠滴落下來的。那是誰讓水進(jìn)入空中匯集成云的呢？地?zé)岷吞栂虻厍虬l(fā)出的熱輻射，太陽輻射是讓大氣環(huán)境溫暖的主要能量，這其中有很大一部分用于蒸發(fā)海洋和河流中的水（因?yàn)楹Ｑ竺娣e比陸地大）。變成水蒸氣之后，再由太陽輻射影響大氣層產(chǎn)生各個(gè)部分的溫差使水蒸氣上升，然后每個(gè)云層各取所需吸收水蒸氣凝結(jié)成微小的水珠。簡(jiǎn)單說就是太陽輻射讓水珠克服物質(zhì)狀態(tài)和地心引力進(jìn)入大氣。我們?cè)陉懙厣蠒?huì)架起太陽能板收集太陽能，如果陸地上的我們能利用雨滴發(fā)電那就是間接地在利用太陽能發(fā)電。

至于雨滴的勢(shì)能有多大，反正一滴雨滴在臉上我們也沒有痛苦的極端反應(yīng)，只是有一種輕微的拍打感。別忘了那是一群雨滴，我們來看一下：假設(shè)一個(gè)城市每年接收100厘米的降雨量（當(dāng)然我國年均降水量60厘米作用，主要是為了好算），至于小區(qū)中一棟樓的屋頂面積就當(dāng)作200平方米吧，也就是說每年這個(gè)小區(qū)要接收20kg的降水。至于云層取平均值2000米高，算下來大概是400 MJ的勢(shì)能（全部發(fā)電的話相當(dāng)于111度電吧）。雖然這能量不算多，但這也是一種清潔可再生能源。

我們對(duì)太陽能的利用如何？

太陽是為各種生命和資源提供燃料的能量泵。我們對(duì)太陽能的利用率有多高，海洋的先不說，在地球表面，太陽的能量密度約為1000瓦每立方米。美國科學(xué)家做過計(jì)算：如果有德克薩斯州這么大面積的太陽能板完全接收太陽能轉(zhuǎn)化為電能的話，那么就沒有其他發(fā)電廠什么事了，因?yàn)槠洚a(chǎn)生的功率就相當(dāng)于世界上所有發(fā)電廠產(chǎn)生的總功率的300倍。這說明什么？我們地球上的太陽能板加起來可能還沒有德克薩斯州面積大，還有就是目前的太陽能板對(duì)太陽能轉(zhuǎn)化率普遍在10%到15%之間徘徊，好不容易有幾個(gè)能達(dá)到45%的，貴！

主角登場(chǎng)——雨滴發(fā)電

其實(shí)雨滴發(fā)電也不是什么新鮮玩意，以前就有只不過是被用作微型發(fā)電的一種形式，常用于房屋和小型水凈化系統(tǒng)，原理就是通過在收集雨水并將其匯入漏斗來驅(qū)動(dòng)小型渦輪機(jī)。很多水壩就會(huì)用渦輪機(jī)來進(jìn)行水力發(fā)電，而且在雨季效果顯著。當(dāng)然還有另一種形式——利用壓電材料，至于壓電材料的工作原理我就不詳細(xì)說明了（對(duì)我來說超綱了），簡(jiǎn)單說就是該材料基于雨滴撞擊表面時(shí)釋放的能量引起材料變形從而產(chǎn)生內(nèi)部電勢(shì)差來達(dá)到發(fā)電的效果。雨滴下落到地面速度約為10米每秒，而壓電材料就能很好地挖掘雨滴的動(dòng)能。

至于以上兩種方法的弊端還是轉(zhuǎn)化率的問題，先說第一種：收集雨滴讓其充分發(fā)揮勢(shì)能有一個(gè)問題，收集雨水的漏斗壁擋住了大量的雨滴（這樣雨滴幾千米的勢(shì)能就變成了幾十米或幾百米的勢(shì)能），這樣這個(gè)裝置就變成了一種現(xiàn)代版的水車，只不過水源不用從高處引流，下雨就有，轉(zhuǎn)化率不會(huì)高。因?yàn)橛甑蔚膭?shì)能不高（相比于海浪能把我們拍回沙灘，雨滴顯得很溫柔），第二種壓電設(shè)備只能從雨滴中提取約12毫瓦的功率，這種程度的電只能供設(shè)備自產(chǎn)自消，發(fā)電就不要想了，而且這種材料還很貴。總之，用這兩種方式間接收集太陽能發(fā)電，還不如直接架個(gè)太陽能板子或者在河下游架個(gè)水力發(fā)電機(jī)來的多。

那我們真的沒法用雨滴發(fā)電嗎？并非沒有希望，前兩種只是以前的方案。說些最近的好消息吧：近兩年，香港和美國的研究人員就找到了雨滴發(fā)電的新途徑——靜電納米發(fā)電機(jī)。至于原理我就更看不懂了，說結(jié)果吧，研究人員王忠林教授說：“我們的研究表明，從15厘米的高度釋放一滴100微升（1微升=一升的百萬分之一）的水可以產(chǎn)生超過140V的電壓。而且產(chǎn)生的能量最多可以點(diǎn)亮100個(gè)小型LED燈泡?！甭犉饋砗芟駢弘姴牧?，只不過這種設(shè)備是摩擦生電。不過局限性也很現(xiàn)實(shí)——不下雨就沒電。

雨滴的勢(shì)能雖然值得開發(fā)，但雨滴發(fā)電的裝置也不便宜，所以要靠雨滴發(fā)電養(yǎng)活人類，還需要科學(xué)家們的不斷突破，期待有一天會(huì)出現(xiàn)會(huì)雨滴發(fā)電的雨傘。

我們?yōu)橛甑伟l(fā)電量身定做的裝置還不太成熟，但我們也不會(huì)在一棵樹上吊死，壓電裝置和靜電納米發(fā)電機(jī)都是在海水中能良好運(yùn)行的，這意味著我們能利用海浪的勢(shì)能，也就是潮汐能?？紤]到地球表面約70％的水，潮汐能和海浪發(fā)電可能是人類可用的最豐富的可再生能源。