категории: Препоръчани статии » Интересни електрически новини
Брой преглеждания: 73139
Коментари към статията: 18

Пиезогенераторите са нови източници на електроенергия. Фантазия или реалност?

 

Пиезогенераторите - нови алтернативни източници на електроенергияТънък пиезоелектричен филм на прозореца, който абсорбира уличния шум и го превръща в енергия за зареждане на телефона. Пешеходци по тротоарите, метро ескалатори, които зареждат автономни осветителни батерии чрез пиезо преобразуватели. Гъсти потоци от автомобили по натоварени пътища, генериращи мегавати електроенергия, което е достатъчно за цели градове.

Научна фантастика? За съжаление засега да, и това може да остане. Има голяма вероятност шумът около сензационните съобщения за прекрасни перспективи скоро да приключи генератори на пиезоелектрическа енергия, И отново ще мечтаем за безопасна, възобновяема и, честно казано, евтина електрическа енергия, получена с участието на други явления. В крайна сметка списъкът на физическите ефекти е забележително дълъг.


Явлението пиезоелектричност е открит от братята Джексън и Пиер Кюри през 1880 г. и оттогава е широко разпространен в радиотехниката и технологиите за измерване. Той се състои във факта, че силата, приложена към пробата от пиезоелектричния материал, води до появата на потенциални разлики върху електродите. Ефектът е обратим, т.е. наблюдава се и обратното явление: прилагайки напрежение към електродите, пробата се деформира.

В зависимост от посоката на преобразуване на енергия пиезоелектриците се делят на генератори (директно преобразуване) и двигатели (обратни), Терминът „пиезоелектрически генератори“ не характеризира ефективността на преобразуване, а само посоката на преобразуване на енергия.

а именно първото явление, свързано с производството на електричество при механично натоварванеПрез последните години инженерите и изобретателите започнаха да проявяват интерес. Сякаш от рог на изобилието се разпространяваха съобщения за възможностите за получаване на електрическа енергия, използване на уличен шум, движение на вълни и вятър и натоварвания от движението на хора и автомобили.

Днес са известни няколко примера за практическото използване на такава енергия. На метростанцията Marunuchi в Токио в билетната зала са инсталирани пиезоелектрически генератори. Натрупването на пътници е достатъчно за управление на турникетите.


В Лондон, в елитна дискотека, пиезоелектрическите генератори захранват няколко лампи, които стимулират танцуването и ... продажбата на безалкохолни напитки. Пиезоелектрическите запалки са станали нещо обичайно. Сега всеки пушач носи собствената си „електроцентрала“ в джоба си.

Пиезо генератор в дискотека

Сравнително наскоро световната общност взриви съобщение за тестване на системи за генериране на енергия от движещи се превозни средства. Израелски учени от малка фирма Innowattech изчисли това 1 километър от автобан може да генерира електрическа мощност до 5 MW. Те не само извършиха изчисленията, но и разкриха няколко десетки метра от магистралата и монтираха под нея своите пиезоелектрически генератори. Изглежда, че най-накрая дойде пробив в областта на алтернативната енергия. Но това поражда сериозни съмнения.

Пиезоелектричен автобан

Нека разгледаме по-подробно физиката на процесите, протичащи в пиезоелектрика. За да се запознаете с принципите на производство на енергия от пиезоелектрични материали, е достатъчно разбиране на няколко основни механизма. Когато механично действа пиезоелектрическият елемент, атомите се изместват в асиметричната кристална решетка на материала. Това изместване води до появата на електрическо поле, което индуцира (индуцира) заряди върху електродите на пиезоелектрическия елемент.

За разлика от конвенционалния кондензатор, чиито плочи могат да спестят заряди за дълго време, индуцираните заряди на пиезоелектрическия елемент се запазват само докато действа механичното натоварване. Именно в този момент може да се получи енергия от стихията. След отстраняване на товара индуцираните заряди изчезват. В действителност, пиезоелектрическият елемент е незначителен източник на ток с много високо вътрешно съпротивление.



Тъй като специалистите на Innowattech не сметнаха за необходимо да споделят резултатите от експеримента си с широката публика, ще се опитаме да направим груби числени оценки на ефективността на работата на пиезоелектриците като източник на енергия, Като обект за изчисления ние вземаме обикновена битова пиезо-запалка - единственият продукт, който сега се използва широко.

От изобилието на техническите характеристики на пиезоелектрическите материали ни трябват само няколко. Това е стойността на пиезоелектрическия модул, който за обикновените (а други все още не освобождават индустрията) пиезоелектрици варира от 200 до 500 пикокулона (10 до минус 12 градуса) на нютон и характеризира ефективността на генериране на заряд под въздействието на сила.

Тази характеристика не зависи от размера на пиезоелектрическия елемент, а се определя напълно от свойствата на материала. Следователно опитите да се правят по-мощни преобразуватели чрез увеличаване на геометричните размери е безсмислено. Капацитетът на по-леките пиезоелектрични плочи е известен и е около 40 пикофарада.

Лостовата система за предаване на сила към пиезоелектрическия елемент създава натоварване от приблизително 1000 нютона. Пропастта, в която искрата скача, е 5 мм. Диелектричната якост на въздуха се приема 1 kV / mm. С такива първоначални данни запалка генерира искри с мощност от 0,9 до 2,2 мегавата!

Но не се плашете. Продължителността на разреждането е само 0,08 наносекунди, оттук и такива огромни стойности на мощността. Изчисляването на общата енергия, генерирана от запалката, дава стойност само 600 микро джоула. В този случай ефективността на запалката, като се вземе предвид фактът, че механичната сила през лостовата система се предава изцяло към пиезоелектрика, е само ... 0,12%.

Схемите за възстановяване на енергия, предложени в различни проекти, са близки до режимите на работа на запалките. Отделни пиезоелектрически елементи генерират високо напрежение, което пробива празнината на разряда и токът тече към токоизправителя, а след това към устройството за съхранение, например, йонистор. По-нататъшното преобразуване на енергия е стандартно и не представлява интерес.



Да преминем от запалки към задачата да генерира енергия в индустриален мащаб. Нека се използват най-ефективните елементи, генериращи 10 миливата на елемент. Събрани в групи (групи) от 100-200 елемента, те се поставят под пътното платно. Тогава, за да се получи обявената стойност на мощността от порядъка на 1 MW на километър от пътя, ще бъдат необходими само ... 100 милиона отделни елемента с индивидуални схеми за отстраняване на енергия. Остава задачата да ги обобщи, преобразува и предаде на потребителя. В този случай токовете на елементите, предвид променящото се натоварване на пътното платно, ще лежат в обхвата на нано или дори пикоампери.

Придобивайки подобни проекти за получаване на енергия от пиезоелектричния ефект, човек може неволно да проси аналогията с водноелектрическа централа, в която турбините работят от влагата на сутрешната роса, внимателно събрана от околните полета.

Но какво ще кажете за експеримента на израелската компания? Докладът за резултатите от „разтърсването“ на магистралата не се появи. Но преди изпълнението на договора за енергия за магистрала Венеция-Триест, който Innowattech подписа.

Пиезогенераторите - нови алтернативни източници на електроенергия

Има една версия за това: това е стартираща компания, т.е. високорисков инвестиционен капитал. След като получиха повече от скромни предварителни резултати от изследователите, неговите основатели решиха да оправдаят вложените пари и инвестираха в отличен маркетингов ход - те проведоха ефективен тест с участието на пресата. И целият свят започна да говори за малка компания. И в този шум се изгуби основният въпрос: къде са мегавата евтина енергия?

Обобщавайки, може да се направи само едно заключение: пиезоелектрическите елементи никога няма да станат алтернативни източници на електроенергия в индустриален мащаб. Обхватът на техните приложения ще бъде ограничен до източници на енергия и сензори с ниска мощност. Каква жалка, толкова красива идея!

Вижте също на electrohomepro.com:

  • 5 необичайни начина за производство на електрическа енергия
  • Атмосферното електричество като нов източник на алтернативна енергия
  • Пьезоелектричество (Plonsky A.F.)
  • Разработки, които ще позволят да се откаже от традиционната енергия в полза на ...
  • Осмотична електроцентрала: чиста енергия от солена вода

  •  
     
    Коментари:

    # 1 написа: | [Цитиране]

     
     

    „Пиезогенераторите никога няма да станат алтернативни източници на електроенергия в индустриален мащаб“, не съм съгласен. Възможно е някой ден те да станат. Физиката, инженерството и технологиите непрекъснато се развиват и затова категорично нещо, което очевидно се нарича невъзможно, е нещо, от което бих се пазил. Разкажете на всички преди двадесет години за съвременните мобилни телефони, тогава повечето хора биха говорили толкова категорично, но в крайна сметка това, което виждаме, е „и невъзможното става възможно“. И така, статията ми хареса, просто не е нужно да бъдете толкова критични към темата, още повече, че вече се използват пиезоелектрически генератори (същите японци със своите турникети). Не може всичко да е глобална измама. Има нещо в това и може би се използват неща, които все още не се осветяват за широката публика.

     
    Коментари:

    # 2 написа: | [Цитиране]

     
     

    Подкрепям Игор. Съществува и напълно (или почти) „криптирана“ идея за прилагане на ефекта в процеса на промяна на дълбочината на потапяне на подводница (използването на ефекта по време на изкачването е трудно да се инсталира и настрои). Увеличаването на налягането в борда също води до намаляване на линейните напречни размери на корпуса. Тоест, естеството на работата на възможните клъстери по никакъв начин не е аналогично на работата на източници под пътното платно. Изглежда очевидно, че етапите на работата на източника на лодката ще бъдат различни - преди всичко имат голяма продължителност. И това вече сериозно подкопава аргументацията на автора относно „текущия диапазон“. Въпреки това можем да се съгласим с приближението на "1MW-100mln единици." Но дори и тогава, за да получите само 10 кВт, ще са необходими 1 млн. Бр. източници. И това вече е по-лесно за изпълнение.
    В същото време процесът на замяна на неуспешни не представлява трудности в сравнение с изпълнението на "пиезо пътя". Очевидно и поради тази причина все още не сме получили съществени доклади от израелските изпълнители.

     
    Коментари:

    # 3 написа: | [Цитиране]

     
     

    Според закона за запазване на енергията няма смисъл да се правят такива пиезоелектрически генератори. Автомобил, движещ се по път с пиезоелектрични елементи, ще преодолее допълнително съпротивление. И тъй като ефективността е 0,12%, значи по същество всичко това е в канализацията. По-добре е да излеете прекомерно отработеното гориво в газов генератор и да работите с електрическа енергия. енергия.

     
    Коментари:

    # 4 написа: | [Цитиране]

     
     

    Юпитерняма да бъде. Сега вибрацията се преобразува в топлина, а с вибрационните станции част ще се преобразува в електричество.

     
    Коментари:

    # 5 написа: | [Цитиране]

     
     

    Самата идея си заслужава. Времето ще покаже как работи.

     
    Коментари:

    # 6 написа: | [Цитиране]

     
     

    Като се има предвид, че ефективността на пиезотрансформаторите е 95% и в същото време в тях се извършват две трансформации - от електричество към механика и обратно, тъй като едва ли вярвате в тези 0,12% от вашите

     
    Коментари:

    # 7 написа: максима | [Цитиране]

     
     

    Докато продаваме газ и петрол, целият пиезо, слънцето и дуво енергията не са печеливши за развитие.

     
    Коментари:

    # 8 написа: Saeed | [Цитиране]

     
     

    Занимавам се с изучаване на методи за генериране на енергия върху пиезокристали. Ще ви кажа, че тези камъчета имат бъдеще. Помислете сами, ако запалката дава от 0,9 до 1,2 MW, как може да има ефективност от 0,12% ????? Зареждам батериите с пиезокристали, и то много добре. Готов съм да сътруднича с хора, които се интересуват от темата за енергетиката.Има и други мисли за получаване на енергия.

     
    Коментари:

    # 9 написа: | [Цитиране]

     
     
    Коментари:

    # 10 написа: | [Цитиране]

     
     
    Коментари:

    # 11 написа: | [Цитиране]

     
     

    Отдавна създадох изобретение, което работи върху пиезоелектрически елементи с ефективност над 300 процента, подадох заявление в патентното ведомство, те го регистрираха в FIPS и това е, вече повече от три години, моят производител на патент каза, че патентът за Не мога да видя модела, стига в Русия да има газ и петрол.

    Saeed,
    Би било интересно да работим заедно, има разработки, които са много интересни за пиезоелектрическите елементи.

     
    Коментари:

    # 12 написа: | [Цитиране]

     
     

    Saeedпиши плиз.

     
    Коментари:

    # 13 написа: | [Цитиране]

     
     

    Каза: „Зареждам батериите с пиезокристали“, беше интересно да разбера как го правите, моля пишете. Благодаря ви предварително!

     
    Коментари:

    # 14 написа: | [Цитиране]

     
     

    Какво глупаво нещо! Получаването на електричество от движението на автомобил или пешеходец е превръщането на механичната енергия в електрическа енергия, за която ще се изразходва енергията на колата, или в пешеходна, където колата ще харчи скъпо гориво (мобилна енергия), за външно осветление, когато е много по-евтино да се използва енергията на електрическите мрежи, която пъти по-евтини от мобилните. Проблемът е обърнат наопаки, защото всички учени по света търсят евтина мобилна енергия, а не завой. Автомобил, движещ се по твърда пътна настилка с надути колела, ще извърви много по-дълъг път, за единица гориво, може би за деформираща повърхност или за плоски колела, защото постоянно трябва да се измъква от низината, оставена от собственото тегло или пешехода на колата, тоест как Катерене постоянно нагоре, което изисква повече енергия, отколкото да се движите по твърда повърхност върху твърди подвижни елементи. Авторът, не разбирайки същността на проблема, пише глупости само за да напише нещо, графоман, което се нарича!

     
    Коментари:

    # 15 написа: Анатолий | [Цитиране]

     
     

    „Готов съм да сътруднича с хора, които се интересуват от темата за енергетиката. Има и други мисли за получаване на енергия. "

     
    Коментари:

    # 16 написа: Paul | [Цитиране]

     
     

    Всичко работи. Пиезо трансформаторите са отлични източници на енергия, трябва само да можете да го генерирате и използвате.

     
    Коментари:

    # 17 написа: radtan | [Цитиране]

     
     

     
    Коментари:

    # 18 написа: Иван | [Цитиране]

     
     

    Имаме половината от селото, отскачащи от влакове, така че всичко е истинско. И на около 500 метра от пистите и се разклаща много прилично.