فئات: مقالات مميزة » أخبار مثيرة للاهتمام الكهربائية
مرات المشاهدة: 73139
تعليقات على المادة: 18
Piezogenerators مصادر جديدة للكهرباء. خيال أم حقيقة؟
فيلم رقيق كهرضغطية على جزء النافذة يمتص ضوضاء الشوارع ويحولها إلى طاقة لشحن الهاتف. المشاة على الأرصفة ، سلالم المترو التي تشحن بطاريات الإضاءة الذاتية من خلال محولات بيزو. تيارات كثيفة للسيارات على الطرق المزدحمة ، وتوليد ميغاواط من الكهرباء ، وهو ما يكفي لمدن وبلدات بأكملها.
الخيال العلمي؟ لسوء الحظ ، نعم حتى الآن ، وقد يبقى هذا. هناك احتمال كبير أن الضجيج حول الرسائل المثيرة حول احتمالات رائعة سينتهي قريبا مولدات الطاقة كهرضغطية. وسوف نحلم مرة أخرى بحصولنا على طاقة كهربائية رخيصة وآمنة ومتجددة ، وبصراحة ، بتلقي ظواهر أخرى. بعد كل شيء ، قائمة الآثار الجسدية طويلة بشكل ملحوظ.
ظاهرة كهرضغطية اكتشفه الأخوان جاكسون وبيير كوري في عام 1880 وأصبح على نطاق واسع منذ ذلك الحين في هندسة الراديو وتكنولوجيا القياس. يتكون في حقيقة أن القوة المطبقة على عينة من مادة كهرضغطية تؤدي إلى ظهور اختلافات محتملة على الأقطاب الكهربائية. التأثير قابل للعكس ، أي ويلاحظ أيضا ظاهرة عكس ذلك: تطبيق الجهد على الأقطاب الكهربائية ، وتشوه العينة.
اعتمادا على اتجاه تحويل الطاقة تنقسم كهرضغطية إلى مولدات (تحويل مباشر) ومحركات (عكسية). مصطلح "مولدات كهرضغطية" لا يميز كفاءة التحويل ، ولكن فقط اتجاه تحويل الطاقة.
أي الظاهرة الأولى المرتبطة بتوليد الكهرباء تحت الضغط الميكانيكيفي السنوات الأخيرة ، أصبح المهندسون والمخترعون مهتمين. كما لو كان من الوفرة ، كانت الرسائل تتدفق حول إمكانيات الحصول على الطاقة الكهربائية ، واستخدام ضوضاء الشوارع ، وحركة الأمواج والرياح ، والأحمال من نقل الناس والسيارات.
اليوم ، العديد من الأمثلة على الاستخدام العملي لهذه الطاقة معروفة. في محطة مترو Marunuchi في طوكيو ، يتم تثبيت مولدات كهرضغطية في غرفة التذاكر. تراكم الركاب يكفي للسيطرة على البوابات.
في لندن ، في ديسكو النخبة ، مولدات كهرضغطية عدة مصابيح تحفز الرقص و ... بيع المشروبات الغازية. أصبحت الولاعات الكهروإجهادية شائعة. الآن أي مدخن يحمل "محطة توليد الطاقة" الخاصة به في جيبه.
نسبيا في الآونة الأخيرة ، تم تفجير رسالة من قبل الجمهور العالمي حول أنظمة اختبار لتوليد الطاقة من المركبات المتحركة. علماء إسرائيليون من شركة صغيرة Innowattech يحسب ذلك 1 كيلو متر من الأوتوبان يمكن أن يولد طاقة كهربائية تصل إلى 5 ميجاوات. لم يؤدوا الحسابات فقط ، لكنهم كشفوا أيضًا عن عشرات الأمتار من الطريق السريع وقاموا بتركيب مولدات كهرضغطية تحت تحتها. يبدو أنه في النهاية حدث تقدم في مجال الطاقة البديلة. ولكن هذا يثير شكوكا خطيرة.
دعونا ننظر في مزيد من التفاصيل فيزياء العمليات التي تحدث في كهرضغطية. للتعرف على مبادئ توليد الطاقة بواسطة المواد الكهروإجهادية ، يكفي فهم العديد من الآليات الأساسية. عندما يتم عمل عنصر كهرضغطية ميكانيكيًا ، فإن الذرات يتم إزاحتها في الشبكة البلورية غير المتماثلة للمادة. يؤدي هذا الإزاحة إلى ظهور مجال كهربائي ، والذي يحفز (يحفز) الشحنات على الأقطاب الكهربائية للعنصر الكهروإجهادي.
على عكس المكثف التقليدي ، يمكن للوحات توفير التوفير لفترة طويلة ، يتم الاحتفاظ بالشحنات المستحثة للعنصر الكهرضغطية فقط طالما أن الحمل الميكانيكي يعمل في هذا الوقت يمكن الحصول على الطاقة من العنصر. بعد إزالة الحمل ، تختفي الرسوم المستحثة. في الواقع، عنصر كهرضغطية هو مصدر تيار ضئيل مع مقاومة داخلية عالية جدا.
نظرًا لأن متخصصي Innowattech لم يروا أنه من الضروري مشاركة نتائج تجربتهم مع عامة الناس ، فسوف نحاول إجراء تقديرات عددية تقريبية لفعالية عمل كهرضغطية كما مصدر الطاقة. ككائن لإجراء العمليات الحسابية ، نأخذ بيزو المنزل المعتاد - المنتج الوحيد الذي يستخدم الآن على نطاق واسع.
من وفرة الخصائص التقنية للمواد الكهروإجهادية ، نحتاج فقط إلى عدد قليل. هذه هي قيمة الوحدة الكهروإجهادية التي يتراوح حجمها بين 200 إلى 500 بيكوكلون (من 10 إلى 12 درجة تحت الصفر) لكل نيوتن ، وتميز كفاءة توليد الشحنة تحت تأثير القوة.
لا تعتمد هذه الخاصية على حجم العنصر كهرضغطية ، ولكن يتم تحديدها بالكامل حسب خصائص المادة. لذلك ، فإن محاولة تحويل محولات أكثر قوة عن طريق زيادة الأبعاد الهندسية لا معنى لها. قدرة الألواح الكهروإجهادية الأخف معروفة وهي حوالي 40 بيكوفاراد.
يخلق نظام رافعة نقل القوة إلى العنصر كهرضغطية حمولة حوالي 1000 نيوتن. الفجوة التي تقفز فيها الشرارة هي 5 مم. تؤخذ قوة عازلة الهواء 1 كيلو فولت / مم. مع هذه البيانات الأولية أخف يولد شرارات تتراوح في القوة من 0.9 إلى 2.2 ميجاوات!
لكن لا تخف. مدة التفريغ هي 0.08 نانوثانية فقط ، وبالتالي فإن قيم الطاقة الهائلة هذه. حساب إجمالي الطاقة المتولدة من أخف وزنا يعطي قيمة فقط 600 ميكرول. في هذه الحالة ، فإن كفاءة أخف وزنا ، مع الأخذ في الاعتبار حقيقة أن القوة الميكانيكية من خلال نظام رافعة ينتقل تماما إلى كهرضغطية ، ليست سوى ... 0.12 ٪.
مخططات استعادة الطاقة المقترحة في مشاريع مختلفة قريبة من أوضاع تشغيل الولاعات. تولد العناصر الكهروإجهادية الفردية جهدًا عاليًا ، والذي يخترق فجوة التصريف ، ويتدفق التيار إلى المقوم ، ثم إلى جهاز التخزين ، على سبيل المثال ، أيونيوم. مزيد من تحويل الطاقة هو المعيار وليس له مصلحة.
دعنا ننتقل من الولاعات إلى مهمة توليد الطاقة على نطاق صناعي. اسمح باستخدام العناصر الأكثر كفاءة التي تولد 10 مللي واط لكل عنصر. جمعت في مجموعات (مجموعات) من 100-200 عناصر ، وضعت تحت قاع الطريق. بعد ذلك ، للحصول على قيمة الطاقة المعلنة التي تبلغ 1 ميغاواط لكل كيلومتر من الطريق ، لن يلزم سوى 100 مليون عنصر فردي مع مخططات إزالة الطاقة الفردية. لا تزال هناك مهمة تجميعها وتحويلها ونقلها إلى المستهلك. في الوقت نفسه ، تيارات العناصر ، في ضوء الحمل المتغير على الطريق ، ستقع في نطاق النانو أو حتى بيكامبيريس.
الحصول على مشاريع مماثلة للحصول على الطاقة من التأثير الكهروإجهادي ، يمكن للمرء أن يطرح هذا التشبيه القسري مع محطة توليد الطاقة الكهرومائية ، حيث تعمل التوربينات من رطوبة ندى الصباح ، والتي تم جمعها بعناية من الحقول المحيطة.
ولكن ماذا عن تجربة الشركة الإسرائيلية؟ لم يظهر التقرير عن نتائج "تحطيم" على الطريق السريع. ولكن قبل تنفيذ عقد الطاقة من طريق فينيسيا تريست السريع ، الذي وقعه Innowattech.
هناك إصدار واحد حول هذا: هذه هي شركة بدء التشغيل ، أي رأس المال الاستثماري عالي المخاطر. بعد تلقي أكثر من النتائج الأولية المتواضعة للباحثين ، قرر مؤسسوها تبرير الأموال المستثمرة والاستثمار في خطوة تسويقية ممتازة - لقد أجروا اختبارًا فعالًا بمشاركة الصحافة. وبدأ العالم كله يتحدث عن شركة صغيرة. وفي هذه الضجة ، ضاع السؤال الرئيسي: أين هي ميجاوات الطاقة الرخيصة؟
بإيجاز ، لا يمكننا أن نستخلص إلا استنتاجًا واحدًا: العناصر الكهروإجهادية لن تصبح أبدًا مصادر بديلة للكهرباء على نطاق صناعي. سوف يقتصر نطاق تطبيقاتها على مصادر الطاقة المنخفضة الطاقة (مجهرية) وأجهزة الاستشعار. يا للأسف ، هذه فكرة جميلة!
انظر أيضا في electro-ar.tomathouse.com
: