Kategorijas: Piedāvātie raksti » Interesantas elektriskās ziņas
Skatījumu skaits: 73139
Komentāri par rakstu: 18

Pjezoģeneratori ir jauni elektroenerģijas avoti. Fantāzija vai realitāte?

 

Pjezoģeneratori - jauni alternatīvi elektroenerģijas avotiPlāna pjezoelektriska plēve uz loga rūts, kas absorbē ielas troksni un pārveido to enerģijā, lai uzlādētu tālruni. Gājēji uz ietvēm, metro eskalatori, kas caur pjezo devējiem uzlādē autonomas apgaismojuma baterijas. Blīvas automašīnu plūsmas uz noslogotiem ceļiem rada megavatus elektroenerģijas, kas ir pietiekams visām pilsētām.

Zinātniskā fantastika? Diemžēl pagaidām jā, un tas tā var palikt. Pastāv liela varbūtība, ka hype ap sensacionāliem ziņojumiem par brīnišķīgām izredzēm drīz beigsies pjezoelektriskie enerģijas ģeneratori. Un mēs atkal sapņosim par drošu, atjaunojamu un, godīgi sakot, lētu elektroenerģiju, kas saņemta, iesaistot citas parādības. Galu galā fizisko seku saraksts ir ļoti garš.


Pjezoelektrības fenomens to atklāja brāļi Džeksons un Pjērs Kirī 1880. gadā, un kopš tā laika tā ir kļuvusi plaši izplatīta radiotehnikā un mērīšanas tehnoloģijās. Tas sastāv no tā, ka pjezoelektriskā materiāla paraugam pieliktais spēks noved pie potenciālo atšķirību parādīšanās uz elektrodiem. Efekts ir atgriezenisks, t.i. tiek novērota arī pretēja parādība: pieliekot elektrodiem spriegumu, paraugs tiek deformēts.

Atkarībā no enerģijas pārveidošanas virziena pjezoelektriķi tiek sadalīti ģeneratoros (tieša konversija) un motoros (apgriezti). Apzīmējums “pjezoelektriskie ģeneratori” neraksturo pārveidošanas efektivitāti, bet tikai enerģijas pārveidošanas virzienu.

Tieši tā pirmā parādība, kas saistīta ar elektrības ražošanu mehāniskā spriegumā, pēdējos gados inženieri un izgudrotāji ir ieinteresēti. It kā no rudzupupes izplatījās ziņojumi par elektrības ģenerēšanas iespējām, izmantojot ielu troksni, viļņu un vēja kustību, kā arī cilvēku un automašīnu kustības radītās kravas.

Mūsdienās ir zināmi vairāki šādas enerģijas praktiskas izmantošanas piemēri. Marunuchi metro stacijā Tokijā biļešu telpā ir uzstādīti pjezoelektriskie ģeneratori. Lai kontrolētu turniketu, pietiek ar pasažieru uzkrāšanos.


Londonā elites diskotēkā pjezoelektriskie ģeneratori baro vairākas lampas, kas stimulē dejošanu un ... bezalkoholisko dzērienu tirdzniecību. Pjezoelektriskās šķiltavas ir kļuvušas par parastu. Tagad jebkurš smēķētājs kabatā nēsā pats savu “spēkstaciju”.

Pjezo ģenerators diskotēkā

Salīdzinoši nesen pasaules sabiedrība parādīja ziņojumu par testēšanas sistēmām enerģijas iegūšanai no kustīgiem transportlīdzekļiem. Izraēlas zinātnieki no nelielas firmas Innowattech aprēķināja, ka 1 kilometrs automaģistrāles var radīt elektrisko jaudu līdz 5 MW. Viņi ne tikai veica aprēķinus, bet arī atklāja vairākus desmitus metru lielceļa un zem tā uzstādīja savus pjezoelektriskos ģeneratorus. Likās, ka beidzot ir sasniegts sasniegums alternatīvās enerģijas jomā. Bet tas rada nopietnas šaubas.

Pjezoelektriskais autobahns

Ļaujiet mums sīkāk apsvērt to procesu fiziku, kas notiek pjezoelektriskos. Lai iepazītos ar pjezoelektrisko materiālu enerģijas ģenerēšanas principiem, pietiek ar vairāku pamatmehānismu izpratni. Mehāniski iedarbojoties uz pjezoelektrisko elementu, atomi tiek pārvietoti materiāla asimetriskajā kristāla režģī. Šis pārvietojums noved pie elektriskā lauka parādīšanās, kas inducē (inducē) lādiņus uz pjezoelektriskā elementa elektrodiem.

Atšķirībā no parastā kondensatora, kura plāksnes ilgstoši var ietaupīt lādiņus, pjezoelektriskā elementa radītie lādiņi tiek saglabāti tikai tik ilgi, kamēr darbojas mehāniskā slodze. Tieši šajā laikā no elementa var iegūt enerģiju. Pēc kravas noņemšanas ierosinātie lādiņi pazūd. Būtībā pjezoelektriskais elements ir nenozīmīgs strāvas avots ar ļoti lielu iekšējo pretestību.



Tā kā Innowattech speciālisti neuzskatīja par nepieciešamu dalīties ar eksperimenta rezultātiem ar plašu sabiedrību, mēs centīsimies veikt aptuvenus skaitliskus aprēķinus par pjezoelektriķu darba efektivitāti, jo enerģijas avots. Kā aprēķinu objektu mēs ņemam parasto sadzīves pjezo šķiltavu - vienīgo produktu, ko tagad plaši izmanto.

No pjezoelektrisko materiālu tehnisko parametru pārpilnības mums ir nepieciešami tikai daži. Šī ir pjezoelektriskā moduļa vērtība, kas parastajam (un citi vēl neatbrīvo rūpniecību) pjezoelektriķiem svārstās no 200 līdz 500 pikokuloniem (no 10 līdz mīnus 12 grādiem) uz ūtonu un raksturo lādiņa ģenerēšanas efektivitāti spēka ietekmē.

Šis raksturlielums nav atkarīgs no pjezoelementa lieluma, bet to pilnīgi nosaka materiāla īpašības. Tāpēc mēģināt padarīt jaudīgākus pārveidotājus, palielinot ģeometriskos izmērus, ir bezjēdzīgi. Vieglāku pjezoelektrisko plākšņu ietilpība ir zināma un ir aptuveni 40 pikofaradu.

Sviru sistēma spēka pārvadei uz pjezoelektrisko elementu rada slodzi aptuveni 1000 ņūtonos. Sprauga, kurā dzirkstele lec, ir 5 mm. Gaisa dielektrisko stiprumu ņem par 1 kV / mm. Ar šādiem sākotnējiem datiem šķiltavas rada dzirksteles ar jaudu no 0,9 līdz 2,2 megavatiem!

Bet nebaidieties. Izlādes ilgums ir tikai 0,08 nanosekundi, tāpēc šādas milzīgas jaudas vērtības. Šķiltavas ģenerētās kopējās enerģijas aprēķins dod vērtību tikai 600 mikrodžoulu. Šajā gadījumā šķiltavas efektivitāte, ņemot vērā faktu, ka mehāniskais spēks caur sviras sistēmu tiek pilnībā pārnests uz pjezoelektrisko, ir tikai ... 0,12%.

Dažādos projektos ierosinātās enerģijas reģenerācijas shēmas ir tuvu šķiltavu darbības režīmiem. Atsevišķi pjezoelektriski elementi rada augstu spriegumu, kas izlaužas caur izlādes spraugu, un strāva plūst uz taisngriezi un pēc tam uz glabāšanas ierīci, piemēram, jonistoru. Turpmāka enerģijas pārveide ir standarta un neinteresē.



Pārejam no šķiltavām uz uzdevumu ģenerēt enerģiju rūpnieciskā mērogā. Ļaujiet izmantot visefektīvākos elementus, kas vienā elementā rada 10 milvatu jaudu. Apkopoti klasteros (grupās) pa 100-200 elementiem, tie tiek novietoti zem ceļa gultnes. Tad, lai iegūtu deklarēto jaudas vērtību aptuveni 1 MW uz ceļa kilometru, būs nepieciešami tikai ... 100 miljoni atsevišķu elementu ar individuālām enerģijas noņemšanas shēmām. Atliek uzdevums to apkopot, pārveidot un nodot patērētājam. Tajā pašā laikā elementu straumes, ņemot vērā mainīgo slodzi uz celiņa, atradīsies nano vai pat pikoamperi diapazonā.

Apgūstot līdzīgus projektus, lai iegūtu enerģiju no pjezoelektriskā efekta, var netīši lūgt analoģiju ar hidroelektrostaciju, kurā turbīnas darbojas no rīta rasas mitruma, uzmanīgi savācot no apkārtējiem laukiem.

Bet kā ir ar Izraēlas uzņēmuma eksperimentu? Ziņojums par "sagraušanas" rezultātiem uz šosejas netika parādīts. Bet pirms tika noslēgts līgums par enerģiju no automaģistrāles Venēcija-Trieste, kuru parakstīja Innowattech.

Pjezoģeneratori - jauni alternatīvi elektroenerģijas avoti

Par to ir viena versija: tas ir starta tipa uzņēmums, t.i. augsta riska ieguldījumu kapitāls. Saņēmuši vairāk nekā pieticīgus pētnieku provizoriskos rezultātus, tā dibinātāji nolēma attaisnot investoru iztērēto naudu un izrādījās lielisks mārketinga solis - viņi veica efektīvu pārbaudi ar preses piedalīšanos. Un visa pasaule sāka runāt par mazu uzņēmumu. Un šajā troksnī tika zaudēts galvenais jautājums: kur ir lētas enerģijas megavati?

Apkopojot var izdarīt tikai vienu secinājumu: pjezoelektriski elementi nekad nekļūs alternatīvi elektroenerģijas avoti rūpnieciskā mērogā. To pielietojums tiks ierobežots ar mazjaudas (mikro jaudas) enerģijas avotiem un sensoriem. Cik žēl, tik skaista ideja!

Skatīt arī vietnē electrohomepro.com:

  • 5 neparasti veidi, kā ražot elektrisko enerģiju
  • Atmosfēras elektrība kā jauns alternatīvās enerģijas avots
  • Pjezoelektrība (Plonsky A.F.)
  • Notikumi, kas ļaus atteikties no tradicionālās enerģijas par labu ...
  • Osmotiskā spēkstacija: tīra sālsūdens enerģija

  •  
     
    Komentāri:

    # 1 rakstīja: | [citāts]

     
     

    “Pjezoģeneratori nekad nekļūs par alternatīviem elektroenerģijas avotiem rūpnieciskā mērogā,” es tam nepiekrītu. Iespējams, ka kādreiz viņi kļūs. Fizika, inženierija un tehnoloģija pastāvīgi attīstās, un tāpēc kategoriski kaut kas acīmredzami tiek saukts par neiespējamu, ir tas, no kura es būtu piesardzīgs. Pastāstiet visiem pirms divdesmit gadiem par moderniem mobilajiem tālruņiem, tad vairums cilvēku runātu tik kategoriski, bet galu galā tas, ko mēs redzam, ir "un neiespējami kļūst iespējami". Un tāpēc man patika raksts, vienkārši nevajag būt tik kritiskam par tēmu, jo vairāk vienmēr jau ir izmantoti pjezoelektrisko ģeneratoru piemēri (tie paši japāņi ar saviem turniketiem). Tas viss nevar būt globāla mānīšana. Tajā ir kaut kas, un, iespējams, tiek izmantotas lietas, kuras vēl nav pietiekami plašas sabiedrības informētas.

     
    Komentāri:

    # 2 rakstīja: | [citāts]

     
     

    Es atbalstu Igoru. Pastāv arī pilnīgi (vai gandrīz) “šifrēta” ideja efekta pielietošanai zemūdenes iegremdēšanas dziļuma mainīšanas procesā (izmantot efektu pacelšanās laikā ir grūti uzstādīt un uzstādīt). Borta spiediena palielināšanās izraisa arī korpusa lineāro šķērsenisko izmēru samazināšanos. Tas ir, iespējamo kopu darba raksturs nekādā ziņā nav analogs avotu darbam zem ceļa gultnes. Liekas acīmredzami, ka avota darba posmi uz laivas būs atšķirīgi - vispirms ir ilgs. Un tas jau nopietni iedragā autora argumentāciju par “pašreizējo diapazonu”. Tomēr mēs varam piekrist "1MW-100mln vienību" tuvinājumam. Bet pat tad, lai iegūtu tikai 10 kW, būs nepieciešami 1 miljons gab. avoti. Un to jau ir vieglāk īstenot.
    Tajā pašā laikā neveiksmīgo aizstāšanas process nerada grūtības salīdzinājumā ar “pjezo ceļa” iemiesojumu. Acīmredzot un šī iemesla dēļ mēs vēl neesam saņēmuši būtiskus ziņojumus no Izraēlas darbuzņēmējiem.

     
    Komentāri:

    # 3 rakstīja: | [citāts]

     
     

    Saskaņā ar likumu par enerģijas saglabāšanu nav jēgas izgatavot šādus pjezoelektriskos ģeneratorus. Automašīna, kas pārvietojas pa ceļu ar pjezoelektriskiem elementiem, pārvarēs papildu pretestību. Un tā kā efektivitāte ir 0,12%, tad būtībā tas viss ir notekcaurulē. Pārmērīgi daudz izlietotās degvielas ir labāk ieliet gāzes ģeneratorā un aprēķināt elektroenerģiju. enerģija.

     
    Komentāri:

    # 4 rakstīja: | [citāts]

     
     

    Yupitersnebūs. Tagad vibrācija tiek pārveidota par siltumu, un ar vibrācijas stacijām daļa tiks pārveidota par elektrību.

     
    Komentāri:

    # 5 rakstīja: | [citāts]

     
     

    Pati ideja ir tā vērta. Laiks rādīs, kā tas darbojas.

     
    Komentāri:

    # 6 rakstīja: | [citāts]

     
     

    Ņemot vērā, ka pjezotransformatoru efektivitāte ir 95%, un tajā pašā laikā tajos notiek divas pārvērtības - no elektrības uz mehāniku un otrādi, ir grūti noticēt jūsu 0,12%

     
    Komentāri:

    # 7 rakstīja: Maksims | [citāts]

     
     

    Kamēr mēs pārdodam gāzi un naftu, viss pjezo, saule un duvo enerģija nav rentabla attīstībai.

     
    Komentāri:

    # 8 rakstīja: Teica | [citāts]

     
     

    Es nodarbojos ar enerģijas iegūšanas metožu izpēti pjezokristālos. Es jums teikšu, ka šiem oļiem ir nākotne. Padomājiet paši, ja šķiltavas dod no 0,9 līdz 1,2 MW, kā var būt 0,12% efektivitāte ????? Es ļoti labi uzlādē baterijas ar pjezokristāliem. Gatavs sadarboties ar cilvēkiem, kurus interesē enerģijas tēma.Ir arī citas domas par enerģijas iegūšanu.

     
    Komentāri:

    # 9 rakstīja: | [citāts]

     
     
    Komentāri:

    # 10 rakstīja: | [citāts]

     
     
    Komentāri:

    # 11 rakstīja: | [citāts]

     
     

    Es jau sen esmu izveidojis izgudrojumu, kas darbojas ar pjezoelektriskiem elementiem, kura efektivitāte pārsniedz 300 procentus, es iesniedzu pieteikumu patentu birojā, viņi to reģistrēja FIPS un tas ir, tas ir beidzies vairāk nekā trīs gadus, mans patentu veidotājs teica, ka patents Es neredzu modeli, kamēr Krievijā nav gāzes un naftas.

    Teica,
    Būtu interesanti strādāt kopā, ir notikumi, kas ir ļoti interesanti attiecībā uz pjezoelektriskiem elementiem.

     
    Komentāri:

    # 12 rakstīja: | [citāts]

     
     

    Teicaraksti pliz.

     
    Komentāri:

    # 13 rakstīja: | [citāts]

     
     

    Teica: “Es lādēju baterijas ar pjezokristāliem”. Bija interesanti uzzināt, kā jūs to darāt, lūdzu, rakstiet. Paldies jau iepriekš!

     
    Komentāri:

    # 14 rakstīja: | [citāts]

     
     

    Cik stulba lieta! Elektrības iegūšana no automašīnas vai gājēja kustības ir mehāniskās enerģijas pārveidošana elektriskajā enerģijā, kurai tiks iztērēta automašīnas enerģija, vai gājējs, kur automašīna tērēs dārgu degvielu (mobilo enerģiju), āra apgaismojumam, kad ir daudz lētāk izmantot elektrisko tīklu enerģiju, kas reizes lētāk nekā mobilais. Problēma ir apgriezta otrādi, jo visi pasaules zinātnieki meklē lētu mobilo enerģiju, nevis pagriezienu. Automašīna, kas pārvietojas pa cietu ceļa segumu ar piepūstiem riteņiem, iet daudz garāku ceļu, rēķinot uz degvielas vienību, varbūt uz deformējošas virsmas vai uz līdzeniem riteņiem, jo ​​tai pastāvīgi ir jāizkļūst no zemienes, kuru atstāj automašīna vai gājējs, kuru atstāj pats ar savu svaru, tas ir, kā Pastāvīgs kāpiens kalnā, kas prasa vairāk enerģijas nekā pārvietošanās uz cietas virsmas uz cietiem rites elementiem. Autors, nesaprotot problēmas būtību, raksta muļķības tikai tāpēc, lai kaut ko uzrakstītu, grafomaniaks, ko sauc!

     
    Komentāri:

    # 15 rakstīja: Anatolijs | [citāts]

     
     

    “Esmu gatavs sadarboties ar cilvēkiem, kurus interesē enerģijas tēma. Ir arī citas domas par enerģijas iegūšanu. ”

     
    Komentāri:

    # 16 rakstīja: pavel | [citāts]

     
     

    Viss darbojas. Pjezo transformatori ir lieliski enerģijas avoti, jums tikai jāprot to ģenerēt un izmantot.

     
    Komentāri:

    # 17 rakstīja: radiāns | [citāts]

     
     

     
    Komentāri:

    # 18 rakstīja: Īvāns | [citāts]

     
     

    Mums puse ciema atiet vilcienos, tāpēc viss ir īsts. Un apmēram 500 metru attālumā no sliedēm, un tas ļoti pieklājas.