קטגוריות: מאמרים מוצגים » חדשות חשמליות מעניינות
מספר צפיות: 73139
הערות לכתבה: 18
פיוזוגנרטורים הם מקורות חשמל חדשים. פנטזיה או מציאות?
סרט פיזואלקטריים דקיק על חלון חלון הסופג רעשי רחוב וממיר אותו לאנרגיה לטעינת הטלפון. הולכי רגל על מדרכות, מדרגות דרגנוע המטעינות סוללות תאורה אוטונומיות דרך מתמרים פייזו. נחלי מכוניות צפופים בכבישים סואנים, מייצרים מגה-וואט חשמל, וזה מספיק לערים ועיירות שלמות.
מדע בדיוני? לרוע המזל, נכון לעכשיו, כן, וזה עשוי להישאר. ישנה סבירות גבוהה שההייפ סביב מסרים סנסציוניים על סיכויים נפלאים יסתיים בקרוב מחוללי אנרגיה פיוזואלקטרית. ונחלום שוב על אנרגיה חשמלית בטוחה, מתחדשת, ולמען האמת, שהתקבלה במעורבות של תופעות אחרות. אחרי הכל, רשימת ההשפעות הפיזיות ארוכה להפליא.
תופעת הפיזואלקטריות התגלה על ידי האחים ג'קסון ופייר קארי בשנת 1880 ומאז התפשט בהנדסת רדיו וטכנולוגיית מדידה. זה מורכב בעובדה שהכוח המופעל על מדגם החומר הפיזואלקטרי מוביל להופעת הבדלים פוטנציאליים על האלקטרודות. ההשפעה הפיכה, כלומר התופעה ההפוכה נצפתה גם: הפעלת מתח על האלקטרודות, הדגימה מעוותת.
תלוי בכיוון להמרת האנרגיה פיזואלקטריים מחולקים לגנרטורים (המרה ישירה) ומנועים (הפוכים). המונח "גנרטורים פיזואלקטריים" אינו מאפיין את יעילות ההמרה, אלא רק את כיוון המרת האנרגיה.
בדיוק התופעה הראשונה הקשורה לייצור חשמל תחת לחץ מכניבשנים האחרונות מהנדסים וממציאים התעניינו. כאילו ממקור שפע, זרמו הודעות על האפשרויות להשיג אנרגיה חשמלית, ניצול רעשי רחוב, תנועת גלים ורוח, והעומס מהאנשים והמכוניות הנעים.
כיום ידועות מספר דוגמאות לשימוש המעשי באנרגיה כזו. בתחנת המטרו מרונוצ'י בטוקיו מותקנים גנרטורים פיזואלקטריים בחדר הכרטיסים. די בהצטברות הנוסעים בכדי לשלוט בקרוסלות.
בלונדון, בדיסקו מובחר, גנרטורים פיזואלקטריים מאכילים כמה מנורות שמעוררות ריקודים ו ... מכירת משקאות קלים. מצתים פיזואלקטריים הפכו לדבר שבשגרה. עכשיו כל מעשן נושא בכיסו "תחנת כוח" משלו.
יחסית לאחרונה, פוצץ הודעה על ידי הציבור העולמי על מערכות בדיקות לייצור אנרגיה מכלי רכב הנעים. מדענים ישראלים ממשרד קטן Innowattech חישב את זה קילומטר אחד מהאוטוסטרדה יכול לייצר חשמל עד 5 מגוואט. הם לא רק ביצעו את החישובים, אלא גם חשפו כמה עשרות מטרים מהכביש המהיר והרכיבו תחתיהם את הגנרטורים הפיזואלקטריים שלהם. נראה כי סוף סוף הגיעה פריצת דרך בתחום האנרגיה האלטרנטיבית. אבל זה מעלה ספקות רציניים.
הבה נבחן ביתר פירוט את הפיזיקה של התהליכים המתרחשים בפיאוזואלקטרי. כדי להכיר את עקרונות ייצור האנרגיה על ידי חומרים פיוזואלקטריים, די בהבנת מספר מנגנונים בסיסיים. כאשר פועל באופן מכני על אלמנט פיוזואלקטרי, אטומים נעקרים בסריג הגביש האסימטרי של החומר. תזוזה זו מובילה להופעת שדה חשמלי, המשרה (מעורר) מטענים על האלקטרודות של האלמנט הפיזואלקטרי.
שלא כמו קבלים קונבנציונליים, שהצלחות בהן יכולות לחסוך מטענים במשך זמן רב, המטענים המושרים של האלמנט הפיזואלקטרי נשמרים רק כל עוד העומס המכני פועל. ברגע זה ניתן להשיג אנרגיה מהיסוד. לאחר הסרת העומס, המטענים המושרים נעלמים. בעיקרון האלמנט הפיאוזואלקטרי הוא מקור זרם חסר חשיבות עם עמידות פנימית גבוהה מאוד.
מכיוון שהמומחים של Innowattech לא חשבו לנכון לשתף את הקהל הרחב בתוצאות הניסוי שלהם, אנו ננסה להעריך הערכות מספריות גסות של יעילות עבודת הפיזואלקטריקה כ מקור אנרגיה. כאובייקט לחישובים, אנו לוקחים את מצית הפיאזו הביתית הרגילה - המוצר היחיד שנמצא כיום בשימוש נרחב.
משפע המאפיינים הטכניים של חומרים פיוזואלקטריים אנו זקוקים רק למעטים. זהו הערך של המודול הפיזואלקטרי, שעבור נפוץ (ואחרים עדיין לא מייצרים אחרים) פיזואלקטריים נע בין 200 ל 500 פיקוקולונים (10 עד מינוס 12 מעלות) לניוטון, ומאפיין את היעילות של ייצור המטענים בהשפעת כוח.
מאפיין זה אינו תלוי בגודל האלמנט הפיזואלקטרי, אלא נקבע לחלוטין על ידי תכונות החומר. לכן, ניסיון לייצר ממירים חזקים יותר על ידי הגדלת הממדים הגיאומטריים הוא חסר טעם. קיבולת הלוחות הפיזואלקטריים הקלים יותר ידועה והיא בערך 40 פיקופארדות.
מערכת המנוף להעברת כוח לגורם הפיזואלקטרי יוצרת עומס של כ -1000 ניוטון. הפער בו הניצוץ קופץ הוא 5 מ"מ. הכוח הדיאלקטרי של האוויר נלקח 1 קילוואט / מ"מ. עם נתונים ראשוניים כאלה מצית מייצרת ניצוצות שנעים בעוצמה בין 0.9 ל 2.2 מגה וואט!
אבל אל תפחדו. משך הפריקה הוא 0.08 ננו-שניות בלבד, ומכאן ערכי כוח כה עצומים. חישוב סך האנרגיה הנוצרת על ידי המצית נותן ערך של 600 מיקרו ג'ול בלבד. במקרה זה, יעילותו של המצית, בהתחשב בעובדה שהכוח המכני דרך מערכת המנוף מועבר לחלוטין לפיזואלקטרי, הוא רק ... 0.12%.
תוכניות התאוששות האנרגיה המוצעות בפרויקטים שונים קרובים למצבי ההפעלה של מציתים. אלמנטים פיזואלקטריים בודדים מייצרים מתח גבוה שפורץ את פער הפריקה, והזרם זורם למיישר, ואז למכשיר האחסון, למשל, יוניסטור. המרת אנרגיה נוספת היא סטנדרטית וללא עניין.
בואו נעבור ממציתים למשימה של ייצור אנרגיה בקנה מידה תעשייתי. אפשר להשתמש באלמנטים היעילים ביותר המייצרים 10 מיליוואט לכל אלמנט. הם נאספים באשכולות (קבוצות) של 100-200 אלמנטים, והם ממוקמים מתחת לרחוב הדרך. ואז, על מנת להשיג את ערך ההספק המוצהר של הסדר של 1 מגוואט לקילומטר של הכביש, רק ... יידרשו 100 מיליון אלמנטים בודדים עם תוכניות הסרת אנרגיה פרטנית. נותרה המשימה לסכם, לשנות ולהעביר אותו לצרכן. יחד עם זאת, זרמי האלמנטים, בהתחשב בעומס המשתנה על הכביש, ישתרעו בטווח הננו או אפילו הפינוק.
באמצעות רכישת פרויקטים דומים בכדי להשיג אנרגיה מהאפקט הפיזואלקטרי, ניתן להתחנן לאנלוגיה שלא מרצונו לתחנת כוח הידרואלקטרית, שבה הטורבינות פועלות מלחות הטל בוקר, שנאספו בזהירות מהשדות הסובבים אותה.
אבל מה עם הניסוי של החברה הישראלית? הדיווח על תוצאות "ההריסות" בכביש המהיר לא הופיע. אך לקראת יישום חוזה האנרגיה מכביש המהיר ונציה-טריאסטה, עליו חתם Innowattech.
קיימת גרסה אחת בנושא: זוהי חברה מסוג הזנק, כלומר - הון השקעה בסיכון גבוה. לאחר שקיבלו תוצאות ראשוניות צנועות יותר של החוקרים, החליטו מייסדיה להצדיק את הכסף שהושקע והשקיעו במהלך שיווקי מצוין - הם ערכו מבחן יעיל בהשתתפות העיתונות. וכל העולם התחיל לדבר על חברה קטנה. וברעש הזה השאלה העיקרית אבדה: היכן מגה-וואט האנרגיה הזולה?
לסיכום, ניתן להסיק מסקנה אחת בלבד: יסודות פיזואלקטריים לעולם לא יהפכו מקורות חשמל חלופיים בקנה מידה תעשייתי. היקף היישומים שלהם יוגבל למקורות וחיישנים בעלי עוצמה נמוכה (מיקרו-כוח). כמה חבל, רעיון כל כך יפה!
ראה גם באתר elektrohomepro.com
: