kategoriler: Öne Çıkan Makaleler » İlginç elektrik haberleri
Görüntülenme sayısı: 73139
Makale hakkında yorumlar: 18
Piezojeneratörler yeni elektrik kaynaklarıdır. Fantezi mi gerçek mi?
Bir pencere bölmesinde sokak gürültüsünü emen ve telefonu şarj etmek için enerjiye dönüştüren ince bir piezoelektrik film. Kaldırımlardaki yayalar, piezo dönüştürücüler aracılığıyla otonom aydınlatma pillerini şarj eden metro yürüyen merdivenleri. Yoğun şehirlerdeki arabaların yoğun akışları, tüm şehirler ve kasabalar için yeterli olan megawatt elektrik üretiyor.
Bilim kurgu mu? Ne yazık ki, şimdilik, evet, ve bu kalabilir. Harika beklentiler hakkında sansasyonel mesajların etrafındaki aldatmacaların yakında sona erme olasılığı yüksek piezoelektrik enerji jeneratörleri. Ve yine diğer fenomenlerin katılımıyla alınan güvenli, yenilenebilir ve dürüst olmak gerekirse ucuz bir elektrik enerjisi hayal edeceğiz. Sonuçta, fiziksel etkiler listesi oldukça uzundur.
Piezoelektrik olgusu 1880'de Jackson ve Pierre Curie kardeşler tarafından keşfedildi ve o zamandan beri radyo mühendisliği ve ölçüm teknolojisinde yaygınlaştı. Piezoelektrik malzemenin örneğine uygulanan kuvvetin, elektrotlar üzerinde potansiyel farklılıkların ortaya çıkmasına neden olması gerçeğinden oluşur. Etki tersine çevrilebilir, yani. zıt fenomen de gözlenir: elektrotlara voltaj uygulandığında numune deforme olur.
Enerji dönüşüm yönüne bağlı olarak piezoelektrikler jeneratörlere (doğrudan dönüşüm) ve motorlara (ters) ayrılır. "Piezoelektrik jeneratörler" terimi dönüşüm verimliliğini değil, sadece enerji dönüşüm yönünü karakterize eder.
yani mekanik stres altında elektrik üretimi ile ilgili ilk fenomenson yıllarda mühendisler ve mucitler ilgi duymaya başladı. Bir bereketten sanki elektrik enerjisi üretme, sokak gürültüsü kullanma, dalgaların ve rüzgarın hareketi ve insanların ve arabaların hareketinden gelen yükler hakkında mesajlar akıyordu.
Bugün, bu enerjinin pratik kullanımının birkaç örneği bilinmektedir. Tokyo'daki Marunuchi metro istasyonunda, bilet odasında piezoelektrik jeneratörleri kuruluyor. Yolcuların birikimi turnikeleri kontrol etmek için yeterlidir.
Londra'da, elit bir diskoda, piezoelektrik jeneratörleri dans etmeyi ve ... meşrubat satışını teşvik eden birkaç lamba besler. Piezoelektrik çakmaklar yaygınlaştı. Artık herhangi bir sigara içen kendi "güç istasyonunu" cebinde taşıyor.
Nispeten yakın bir zamanda, dünya topluluğu hareketli araçlardan enerji üretmek için test sistemleri hakkında bir mesaj aldı. Küçük bir firmadan İsrailli bilim adamları Innowattech hesapladı Otobanın 1 kilometresi 5 MW'a kadar elektrik üretebilir. Sadece hesaplamaları yapmakla kalmadılar, aynı zamanda onlarca metrelik karayolunu da ortaya çıkardılar ve piezoelektrik jeneratörlerini altına monte ettiler. Sonunda alternatif enerji alanında bir atılım gerçekleşmiş gibi görünüyordu. Ancak bu ciddi şüpheler doğurur.
Piezoelektrikte meydana gelen süreçlerin fiziğini daha ayrıntılı olarak ele alalım. Piezoelektrik malzemelerle enerji üretimi ilkelerini tanımak için birkaç temel mekanizmanın anlaşılması yeterlidir. Bir piezoelektrik eleman mekanik olarak etki ettiğinde, atomlar malzemenin asimetrik kristal kafesinde yer değiştirir. Bu yer değiştirme, piezoelektrik elemanın elektrotları üzerindeki yükleri indükleyen (indükleyen) bir elektrik alanının ortaya çıkmasına yol açar.
Plakaları uzun süre yükten tasarruf edebilen geleneksel bir kapasitörden farklı olarak, piezoelektrik elemanın indüklenmiş yükleri sadece mekanik yük etki ettiği sürece korunur. Şu anda elementten enerji elde edilebilir. Yükün çıkarılmasından sonra indüklenen yükler kaybolur. Aslında, piezoelektrik eleman, çok yüksek iç dirence sahip önemsiz bir akım kaynağıdır.
Innowattech uzmanları, deneylerinin sonuçlarını genel kamuoyu ile paylaşmayı gerekli görmediği için, piezoelektrik çalışmalarının etkinliği hakkında kabaca sayısal tahminler yapmaya çalışacağız. enerji kaynağı. Hesaplamalar için bir nesne olarak, her zamanki ev tipi piezo-çakmağı alıyoruz - şimdi yaygın olarak kullanılan tek ürün.
Piezoelektrik malzemelerin teknik özelliklerinin bolluğundan sadece birkaçına ihtiyacımız var. Bu, ortak (ve diğerleri henüz başkalarını üretmeyen) piezoelektrik modülün değeridir, piezoelektrikler newton başına 200 ila 500 pikokulo (10 ila eksi 12 derece) arasında değişir ve kuvvetin etkisi altında yük oluşumunun verimliliğini karakterize eder.
Bu özellik piezoelektrik elemanın boyutuna bağlı değildir, ancak tamamen malzemenin özellikleri ile belirlenir. Bu nedenle, geometrik boyutları artırarak daha güçlü dönüştürücüler yapmaya çalışmak anlamsızdır. Daha hafif piezoelektrik plakaların kapasitesi bilinmektedir ve yaklaşık 40 pikofarardır.
Piezoelektrik elemana kuvvet iletmek için kaldıraç sistemi yaklaşık 1000 Newton'luk bir yük oluşturur. Kıvılcımların atladığı boşluk 5 mm'dir. Havanın dielektrik dayanımı 1 kV / mm alınır. Böyle ilk verilerle daha hafif bir güç 0.9 ila 2.2 megawatt arasında değişen kıvılcımlar üretir!
Ama korkma. Deşarj süresi sadece 0.08 nanosaniyedir, dolayısıyla bu kadar büyük güç değerleri vardır. Çakmak tarafından üretilen toplam enerjinin hesaplanması sadece 600 mikrojoule değeri verir. Bu durumda, kaldıraç sistemindeki mekanik kuvvetin tamamen piezoelektriğe iletildiği göz önüne alındığında çakmağın verimliliği sadece ...% 0.12'dir.
Çeşitli projelerde önerilen enerji geri kazanım şemaları çakmakların çalışma modlarına yakındır. Tek tek piezoelektrik elemanlar, deşarj boşluğundan kopan ve akım doğrultucuya ve daha sonra depolama cihazına, örneğin bir iyonistöre akan yüksek bir voltaj üretir. Daha fazla enerji dönüşümü standarttır ve hiçbir ilgisi yoktur.
Çakmaklardan endüstriyel ölçekte enerji üretme görevine geçelim. Her element için 10 miliwatt üreten en verimli elementlerin kullanılmasına izin verin. 100-200 elementten oluşan kümeler (gruplar) halinde, bunlar yol tabanının altına yerleştirilir. Daha sonra, yolun kilometre başına 1 MW derecesinde beyan edilen güç değerini elde etmek için, sadece ... bireysel enerji uzaklaştırma şemalarına sahip 100 milyon bireysel eleman gerekecektir. Özetleme, dönüştürme ve tüketiciye iletme görevi devam etmektedir. Aynı zamanda, karayolundaki değişen yükü dikkate alarak, elemanların akımları nano veya hatta pikamper aralığında olacaktır.
Piezoelektrik etkiden enerji elde etmek için benzer projelerle birlikte, türbinlerin çevredeki alanlardan dikkatlice toplanan sabah çiğinin neminden çalıştığı bir hidroelektrik güç istasyonu ile istemsiz olarak benzetilebilir.
Peki ya İsrail şirketinin deneyi? Karayolu üzerinde "yıkım" sonuçları üzerine rapor ortaya çıkmadı. Ancak Innowattech'in imzaladığı Venedik-Trieste otoyolundan enerji sözleşmesinin uygulanmasından önce.
Bununla ilgili bir sürüm var: bu başlangıç tipi bir şirket, yani. yüksek riskli yatırım sermayesi. Araştırmacıların mütevazı ön sonuçlarından daha fazlasını alan kurucuları, yatırımcılar tarafından harcanan parayı haklı çıkarmaya karar verdiler ve mükemmel bir pazarlama hamlesi yaptılar - basının katılımıyla etkili bir test yaptılar. Ve tüm dünya küçük bir şirket hakkında konuşmaya başladı. Ve bu gürültüde, ana soru kayboldu: ucuz enerjinin megawattları nerede?
Özetle, sadece bir sonuç çıkarılabilir: piezoelektrik elemanlar asla alternatif elektrik kaynakları endüstriyel ölçekte. Uygulamalarının kapsamı düşük güçlü (mikro güç) güç kaynakları ve sensörler ile sınırlı olacaktır. Yazık, ne güzel bir fikir!
Ayrıca bkz. electro-tr.tomathouse.com
: