Электричество в растениях

Источники электроэнергии

В данной статье поговорим о том, как получают электричество.

Блок-схема простого импульсного блока питания.

Основной и, пожалуй, самой главной частью любой электростанции, дающей электроэнергию, конечно, является электрогенератор. Это электрическое устройство способно превращать механическую работу в электричество. Внешне он похож на обычный электродвигатель, да и внутри несильно отличается.

Основной принцип действия и работа электрогенератора основаны на законе электромагнитной индукции Фарадея. Для выработки ЭДС необходимы два условия. Во-первых, это контур в виде медной обмотки и наличие магнитного потока, который, как правило, создается обычным магнитом либо дополнительной обмоткой.

Таким образом, для того чтобы появилось желаемая ЭДС на выходе электрогенератора, необходимо привести в движение магнит или обмотку относительно друг друга. Магнитный поток, пройдя сквозь контур, в результате и создаёт электричество. Причём скорость вращения напрямую влияет на величину вырабатываемого напряжения. Теперь, имея представление об электрогенераторе, нам всего лишь необходимо найти источник движения для него, то есть источники электроэнергии.

В 1882 году великий учёный Томас Эдисон запустил первую в мире тепловую электростанцию (ТЭС), работающую на паровом двигателе. В то время паровой двигатель был лучшим устройством для создания движения паровоза и производственного станка.

Основные природные источники энергии.

Конечно, электростанция тоже работала на пару. При нагревании воды в котле образуется пар высокого давления, который подавался на лопасти турбины либо цилиндр с поршнем, тем самым толкая его, в результате производя механическое движение за счет нагрева воды. В качестве топлива обычно используют уголь, мазут, природный газ, торф — одним словом, то, что хорошо горит.

Гидроэлектростанции — это специальные сооружения, построенные на местах падения реки и использующие её энергию для вращения электрогенератора. Пожалуй, это самый безвредный способ получения электроэнергии, поскольку не происходит сжигание топлива и возникновение вредных отходов.

Атомные электростанции — в принципе, очень похожи на тепловые, разница лишь в том, что в ТЭЦ используют горючее топливо для нагрева воды и получения пара, а в АЭС источником нагрева служит тепло, выделяемое при ядерной реакции. В реакторе находится радиоактивное вещество, как правило, уран, который при своём распаде выделяет большое количество теплоты и тем самым нагревает котёл с водой с последующим выделением пара для вращения турбины и электрогенератора.

С одной стороны, атомные электростанции очень выгодные, поскольку при своём малом количестве вещества способны выдавать много энергии. Но не всё так безоблачно. Хоть АЭС и предусматривает высокую степень безопасности, все же бывают и роковые ошибки, как Чернобыльская АЭС. Да и после отработки ядерного топлива отходы остаются, и их невозможно утилизировать.

Также существует большое множество и гораздо менее используемых источников электроэнергии, в отличие от основных. Это, например, ветряные электрогенераторы, которые обычную силу ветра превращают непосредственно в электрический ток.

В последнее время набирают весьма большую популярность солнечные батареи. Их работа основана на преобразовании солнечных лучей солнца, а точнее, его фотонов. Фотоэлемент состоит из двух тонких слоев полупроводникового материала, при попадании в границу соприкосновения двух полупроводников солнечной радиации возникает ЭДС, которая впоследствии может выдавать на своих выходных электродах электрический ток.

Топливо когда-нибудь закончится: и нефть, и уголь, и даже уран. А получится ли создать вечный — термоядерный — реактор, неизвестно. На что человечеству надеяться? Можно на возобновляемые ресурсы — солнце, ветер, воду. Но оказывается, и, помимо их, в окружающей среде полно источников почти дармового тока. Вот лишь несколько недавних находок.

Из погоды

Эта идея пришла в голову американскому инженеру Энтони Мамо, когда он рассматривал карты погоды и увидел на них буквы «Н» и «В». Точно такие же нам регулярно показывает по телевизору профессор Беляев. Буквами обозначены зоны низкого (Н) и высокого (В) давления. Инженер поднял архивы наблюдений и выяснил: в одних районах США давление, как правило, повышенное, а в других — пониженное. Так почему бы не соединить их трубой? Ведь тогда воздух из В-области будет дуть в Н-область. И крутить турбину.

Увы, изобретатель умер. Но успел получить патент и создать фирму под названием «Холодная энергия», которая ныне реализует его идею — тянет трубу в штате Аризона. И планирует поставлять народу электричество по цене (на наши деньги) меньше копейки за киловатт-час.

Расчеты и эксперименты показывают: в трубе с некоторыми хитростями в виде переменных сечений и протяженностью в 200 — 300 километров создастся аж сверхзвуковой «сквозняк». И это при разнице давлений на концах всего в 0,03 атмосферы.

По словам директора фирмы Джона Крокера, мощность трубоэлектростанции составит сотни мегаватт. Но, чтобы не сильно зависеть от капризов погоды и пользоваться максимальной разницей атмосферного давления, она должна состоять из нескольких труб с переключаемыми заслонками для выбора мест забора и выпуска воздуха.

Из живых деревьев

Каким образом дерево вырабатывает электроэнергию, никто толком объяснить не может. Но эффект есть.

— Убедиться просто, — говорит изобретатель Гордон Уодл. — Воткните алюминиевый стержень через кору в ствол живого дерева. А в почву рядом — медную трубку. Так, чтобы она вошла примерно на 20 сантиметров. Подсоедините вольтметр. Стрелка покажет, что между стержнем в стволе и зарытой трубкой есть потенциал — 0,8 — 1,2 вольта постоянного тока.

Вот эти вольты и намерена выкачивать специально созданная фирма MagCap Engineering из Массачусетса (США). Инженеры уверены, что через несколько лет мы будем тянуть провода к ближайшим деревьям в парках и лесах, чтобы напитать дома электричеством. Конечно, не все так просто. Уодл создал хитрое устройство, которое фильтрует «деревянный» ток и повышает выходное напряжение. Его прототип уже дает 2 вольта. А в ближайшее время энтузиасты обещают 12 при силе тока в 1 ампер с каждого дерева. Но и это не предел. Оказывается, несколько воткнутых гвоздей повышают выход энергии. А размер электрического «зеленого друга» значения не имеет. Напряжение почему-то повышается и зимой, когда листья сброшены.

Из телерадиоэфира

Возможно, деревья черпают энергию из радиоволн. Ведь они несут не только информацию, но и энергию, которая пока пропадает даром.

С бесхозностью эфира взялась бороться гавайская компания Ambient Micro. Но без деревьев, а путем создания магнитных антенн и сопутствующих узлов, которые преобразовывают в постоянный ток пробегающие мимо радиосигналы. Конечно, речь идет о мизерной мощности в доли ватта. Но и такая пригодится для питания разнообразных электронных устройств, приборов, датчиков. Вместо нынешних батареек и аккумуляторов.

Сейчас компания работает над аппаратом, который будет утилизировать всеэфирное «вторсырье» одновременно: любой свет, радиоволны, шум, вибрацию и перепады температур. Прототип уже готов.

Из унитаза

Сортирную мини-электростанцию разработали исследователи из университета Пенсильвании. Ток вырабатывает 15-сантиметровая пластмассовая трубка, соединенная с унитазом. В трубке — бактерии, которым нравится поедать фекалии. И электроды. Благодаря химическим реакциям, в которые вступают отходы жизнедеятельности бактерий, между атомами начинают перемещаться электроны. Их-то и улавливают электроды. Возникает ток, которым можно питать лампочки в туалете. А если установить подобные электростанции в канализационных трубах по всему городу, то суммарной мощности хватит, к примеру, на движение трамваев и троллейбусов. Эффект — двойной: и энергия, и очистка сточных вод.

Из грязи

Еще один удивительный микроорганизм нашли Чарльз Милликен и Гарольд Мэй из медицинского университета Южной Каролины — так называемую десульфитобактерию. Она вырабатывает электричество, питаясь любой грязью — вплоть до ядовитой и нефтяной. Охотно ест и мусор. Даже если просто воткнуть в грязь с бактериями один электрод, а другой разместить в воде, появится электричество, которого хватит для работы компьютера.

— Пока у этих микроорганизмов есть пища, они способны поставлять энергию 24 часа в сутки 7 дней в неделю, — говорит доктор Милликен.

А такой «пищи» — в смысле всякой дряни — у человечества неисчерпаемые и возобновляемые запасы.

Из чистой воды

Чистая вода, оказывается, тоже источник электричества. Это доказал профессор Ларри Костюк из Университета Альберты (Канада), который нашел принципиально новый способ получения из нее энергии. И уже создал экспериментальную электрокинетическую установку.

В изобретении реализован удивительный феномен — так называемый двойной электрический слой. Обнаружилось: если вода течет по каналу диаметром в 10 микрон с непроводящими стенками, то на одном его конце возникает положительный заряд, на другом — отрицательный. Иными словами, для производства электричества не нужно ничего, кроме микроскопических трубочек и воды. Например, дождевой.

Первый электрогенератор Костюка размером в 2 сантиметра, состоящий из 400 тысяч каналов, выдал 10 вольт.

Получение электроэнергии от деревьев

Дата: 25 ноября, 2009 | Рубрика: Новости, Художественное освещение, Электроизмерения
Метки: Экономия электроэнергии, Электричество, Электроэнергия

Этот материал подготовлен специалистами компании «ЭлектроАС».
Нужен электромонтаж или электроизмерения? Звоните нам!

Компания MagCap Engineering, которая находится в Массачусетсе сотрудничает с ученым — Гордоном Уодлом (Gordon W. Wadle). Плодом их работы стала теория о выработке электроэнергии благодаря живым деревьям. Они надеются на то, что через несколько лет, нам, чтобы подогреть себе еду, придется просто протянуть свой провод к ближайшему дереву. Инженеры из Америки считают, что в ближайшем будущем деревья будут все время вырабатывать для нас малое количество электричества. Все это будет накапливаться в специальных аккумуляторах, а позже использоваться по мере надобности.

Основой изобретения Уодла (он был основателем проекта) является обычный металлический прут, который он воткнул в дерево и погрузил на определенную глубину в грунт. Схема, которая фильтрует ток и повышает напряжение, которое в процессе выходит, вполне достаточно, чтобы зарядить батарею. Сейчас демонстрационный вариант такого изобретения может питать маленький светодиод. Лагадинос думает, что любой человек может провести такой опыт у себя дома: «Воткните алюминиевый стержень через кору в ствол живого дерева; сделайте медную трубку и погрузите её на 17 сантиметров в грунт. Возьмите вольтметр и убедитесь, что между стержнем в стволе и зарытой трубкой есть потенциал — 0,8 — 1,2 вольта постоянного тока».

«Думайте об окружающей среде как о батарее», заявляет Лагадинос. Представьте, что дерево — это положительно заряженные частицы, а пруток в грунте — это отрицательно заряженные частицы. Были проведены опыты, но они не подтвердили версию о детекторе волн. Ведь не было заметно, чтобы расходовался материал электродов, да и зависимости напряжения от высоты дерева тоже не наблюдалось. И, что самое интересное, на это влияет не фотосинтез. Ведь зимой, когда у деревьев нет листвы, электроэнергии вырабатывает даже больше. По крайней мере, так утверждают создатели проекта.

Но также они говорят о том. Что деревьям не приносится ущерб. Конечно, в это слабо верится. Представляете, что вскоре все деревья города будут обмотаны проводами. Они будут приносить электроэнергию к нам в квартиры или освещать улицы, вывески на дорогах и магазинах. Все это, скорее всего, нанесет вред деревьям.

Но это не все, что придумал Лагадинос. Он изобрел способ, благодаря которому, этот естественный источник энергии можно переделать в полезный и выгодный постоянный ток. MagCap сделала опыт и электроизмерения, в котором испытала эти схемы. Она в одной цепи соединила 3 конденсатора параллельно. Позже, когда эта схема заражается от дерева примерно до 0,7 вольт, то цепь переходит на последовательное соединение. Так она увеличивает напряжение до 2,1 вольта. От такого напряжения очень хорошо работает светодиод. Еще один способ работы включает в себя фильтр-стабилизатор напряжения. Он помогает заряжать даже маленькую никель-кадмиевую батарейку.

Уодл утверждает: «В то время как проект находится в младенчестве, он имеет потенциал, чтобы обеспечить неограниченную поставку экологически чистой энергии, не полагаясь на ископаемое топливо». Уодл открыто, без капли стеснения, заявляет, что это изобретение по значимости не уступает такому важному событию, как открытие электричества. Он говорит, что постоянные источники электричества находятся вокруг нас. И что этим нужно воспользоваться.

Сейчас в планах ученых, которые приняли участие в этом проекте, запатентовать изобретение и найти спонсоров. Ведь это новшество должно широко использоваться в городах. Оно разработано для массового потребления, а не для отдельных лиц. Поэтому сейчас нужны люди, которые согласятся вложить в этот проект свои деньги.

Ученые говорят, что скоро, в течение года, они усовершенствуют свое изобретение. И позже, деревья будут вырабатывать напряжение до 12 вольт при силе тока 1 ампер. Иными словами, мы будем получать с одного дерева по 12 ватт. Это не так уж и мало, ведь это электричество еще и накапливается в специальных батарейках.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *