Ang mga piezogenerator ay mga bagong mapagkukunan ng koryente. Pantasya o katotohanan?

Ang isang manipis na piezoelectric film sa isang window window na sumisipsip sa ingay sa kalye at nagko-convert ito sa enerhiya upang singilin ang telepono. Mga pedestrian sa mga sidewalk, metro escalator na singilin ang mga autonomous na baterya sa pag-iilaw sa pamamagitan ng mga transducer ng piezo. Ang mga siksik na daluyan ng mga kotse sa mga abalang kalsada, na bumubuo ng mga megawatts ng koryente, na sapat para sa buong mga lungsod at bayan.

Fiction sa science? Sa kasamaang palad, sa ngayon, oo, at maaaring manatili ito. Mayroong isang mataas na posibilidad na ang hype sa paligid ng mga nakakatawang mensahe tungkol sa mga kamangha-manghang mga prospect ay magtatapos sa lalong madaling panahon mga generator ng piezoelectric na enerhiya. At muling mangarap tayo ng isang ligtas, mababago at, upang maging matapat, murang elektrikal na enerhiya na natanggap sa paglahok ng iba pang mga kababalaghan. Pagkatapos ng lahat, ang listahan ng mga pisikal na epekto ay napakaganda.

Ang kababalaghan ng piezoelectricity ay natuklasan ng mga kapatid na sina Jackson at Pierre Curie noong 1880 at mula noon ay naging laganap sa engineering ng radyo at pagsukat sa teknolohiya. Binubuo ito sa katotohanan na ang puwersa na inilapat sa sample ng materyal na piezoelectric ay humahantong sa hitsura ng mga potensyal na pagkakaiba sa mga electrodes. Ang epekto ay mababalik, i.e. ang kabaligtaran kababalaghan ay sinusunod din: ang pag-aaplay ng boltahe sa mga electrodes, ang sample ay deformed.

Depende sa direksyon ng conversion ng enerhiya ang mga piezoelectric ay nahahati sa mga generator (direktang pagbabalik-loob) at motor (kabaligtaran). Ang salitang "piezoelectric generators" ay hindi nagpapakilala sa kahusayan ng conversion, ngunit ang direksyon lamang ng conversion ng enerhiya.

Eksakto ang unang kababalaghan na nauugnay sa henerasyon ng koryente sa ilalim ng mekanikal na stress, sa mga nagdaang taon, ang mga inhinyero at imbentor ay naging interesado. Tulad ng kung mula sa isang cornucopia, ang mga mensahe ay streaming tungkol sa mga posibilidad ng pagbuo ng enerhiya ng koryente, paggamit ng ingay sa kalye, ang paggalaw ng mga alon at hangin, at ang mga naglo-load mula sa paggalaw ng mga tao at mga kotse.

Ngayon, maraming mga halimbawa ng praktikal na paggamit ng naturang enerhiya ay kilala. Sa istasyon ng metro ng Marunuchi sa Tokyo, ang mga generator ng piezoelectric ay naka-install sa silid ng tiket. Ang akumulasyon ng mga pasahero ay sapat upang makontrol ang mga turnstiles.

Sa London, sa isang piling disko, ang mga tagalikha ng piezoelectric ay nagpapakain ng ilang mga lamp na pinasisigla ang pagsayaw at ... ang pagbebenta ng mga malambot na inumin. Ang mga piezoelectric lighter ay naging pangkaraniwan. Ngayon ang sinumang naninigarilyo ay nagdadala ng kanyang sariling "power station" sa kanyang bulsa.

Medyo kamakailan, ang komunidad ng mundo ay pumutok ng isang mensahe tungkol sa mga sistema ng pagsubok para sa pagbuo ng enerhiya mula sa paglipat ng mga sasakyan. Mga siyentipiko ng Israel mula sa isang maliit na kompanya Innowattech kinakalkula iyon Ang 1 kilometro ng autobahn ay maaaring makabuo ng elektrikal na kuryente hanggang sa 5 MW. Hindi lamang nila isinasagawa ang mga kalkulasyon, ngunit din na walang takip ang ilang mga sampung metro ng highway at na-mount ang kanilang mga tagabuo ng piezoelectric sa ilalim nito. Tila na sa wakas ay isang tagumpay ang dumating sa larangan ng alternatibong enerhiya. Ngunit nagtaas ito ng malubhang pagdududa.

Isaalang-alang natin nang mas detalyado ang pisika ng mga proseso na nagaganap sa piezoelectric. Upang makilala ang mga prinsipyo ng henerasyon ng enerhiya sa pamamagitan ng mga materyales na piezoelectric, sapat na ang isang pag-unawa sa maraming pangunahing mekanismo. Kapag ang isang elemento ng piezoelectric ay mekanikal na kumilos, ang mga atomo ay inilipat sa walang simetrya na kristal na lattice ng materyal. Ang pag-aalis na ito ay humahantong sa ang hitsura ng isang electric field, na kung saan ay nag-uudyok (nagpapagaan) ng mga singil sa mga electrodes ng elemento ng piezoelectric.

Hindi tulad ng isang maginoo kapasitor, ang mga plato kung saan maaaring makatipid ng mga singil sa loob ng mahabang panahon, ang sapilitan na singil ng elemento ng piezoelectric ay mananatili lamang hangga't kumikilos ang mekanikal na pagkarga. Sa oras na ito ang enerhiya ay maaaring makuha mula sa elemento. Matapos alisin ang pag-load, mawala ang sapilitan na singil. Mahalaga ang elemento ng piezoelectric ay isang hindi gaanong mahalaga kasalukuyang mapagkukunan na may napakataas na panloob na paglaban.

Dahil hindi isinasaalang-alang ng mga espesyalista ng Innowattech na kinakailangan na ibahagi ang mga resulta ng kanilang eksperimento sa pangkalahatang publiko, susubukan naming gumawa ng magaspang na mga pagtatantya ng pagiging epektibo ng gawain ng piezoelectrics bilang mapagkukunan ng enerhiya. Bilang isang bagay para sa mga kalkulasyon, kinukuha namin ang karaniwang piezo-lighter - ang tanging produkto na ngayon ay ginagamit.

Mula sa kasaganaan ng mga teknikal na katangian ng mga materyales na piezoelectric, kailangan lamang namin ng iilan. Ito ang halaga ng piezoelectric module, na para sa karaniwan (at ang iba ay hindi pa gumagawa ng iba) ang mga piezoelectric ay saklaw mula 200 hanggang 500 na mga picocoulon (10 hanggang minus 12 degree) bawat newton, at nakikilala ang kahusayan ng henerasyon ng singil sa ilalim ng impluwensya ng puwersa.

Ang katangiang ito ay hindi nakasalalay sa laki ng elemento ng piezoelectric, ngunit ganap na tinutukoy ng mga katangian ng materyal. Samakatuwid, ang pagsisikap na gumawa ng mas makapangyarihang mga nag-convert sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga sukat ng geometriko ay walang kabuluhan. Ang kapasidad ng mas magaan na piezoelectric plate ay kilala at halos 40 picofarads.

Ang sistema ng pingga para sa pagpapadala ng lakas sa elemento ng piezoelectric ay lumilikha ng isang pag-load ng humigit-kumulang sa 1000 Newtons. Ang puwang kung saan lumipad ang spark ay 5 mm. Ang dielectric na lakas ng hangin ay nakuha 1 kV / mm. Sa naturang paunang data isang magaan ang bumubuo ng mga sparks na sumasaklaw sa lakas mula 0.9 hanggang 2.2 megawatts!

Ngunit huwag matakot. Ang tagal ng paglabas ay 0.08 nanoseconds lamang, samakatuwid ang napakalaking mga halaga ng kuryente. Ang pagkalkula ng kabuuang enerhiya na nabuo ng mas magaan ay nagbibigay ng isang halaga lamang ng 600 microjoules. Sa kasong ito, ang kahusayan ng mas magaan, na isinasaalang-alang ang katotohanan na ang mekanikal na puwersa sa pamamagitan ng sistema ng pingga ay ganap na naipapadala sa piezoelectric, ay ... 0.12% lamang.

Ang mga scheme ng pagbawi ng enerhiya na iminungkahi sa iba't ibang mga proyekto ay malapit sa mga operating mode ng mga lighter. Ang mga indibidwal na elemento ng piezoelectric ay bumubuo ng isang mataas na boltahe, na bumabagsak sa pamamagitan ng agwat ng paglabas, at ang kasalukuyang daloy sa rectifier, at pagkatapos ay ang aparato ng imbakan, halimbawa, isang ionistor. Ang karagdagang pag-convert ng enerhiya ay pamantayan at walang interes.

Lumipat tayo mula sa mga lighter patungo sa gawain ng pagbuo ng enerhiya sa isang pang-industriya scale. Hayaan ang mga pinaka mahusay na elemento na bumubuo ng 10 milliwatts bawat elemento na gagamitin. Nakolekta sa mga kumpol (mga grupo) ng 100-200 elemento, inilalagay sila sa ilalim ng kalsada. Pagkatapos, upang makuha ang ipinahayag na halaga ng kuryente ng pagkakasunud-sunod ng 1 MW bawat kilometro ng kalsada, kailangan lamang ... 100 milyong mga indibidwal na elemento na may indibidwal na mga scheme ng pag-alis ng enerhiya. Mayroong nananatiling gawain ng pagbubuod, pagbabago at paglilipat nito sa consumer. Kasabay nito, ang mga alon ng mga elemento, na isinasaalang-alang ang pagbabago ng pagkarga sa daanan ng daan, ay magsisinungaling sa saklaw ng nano o kahit picoamperes.

Pagkuha ng mga katulad na proyekto upang makakuha ng enerhiya mula sa epekto ng piezoelectric, ang isang tao ay maaaring kusang-loob na humingi ng pagkakatulad sa isang hydroelectric power station, kung saan ang mga turbine ay nagpapatakbo mula sa kahalumigmigan ng hamog ng umaga, maingat na nakolekta mula sa nakapalibot na mga patlang.

Ngunit ano ang tungkol sa eksperimento ng kumpanya ng Israel? Ang ulat sa mga resulta ng "wrecking" sa highway ay hindi lumitaw. Ngunit nangunguna sa pagpapatupad ng kontrata para sa enerhiya mula sa motorice ng Venice-Trieste, na nilagdaan ni Innowattech.

May isang bersyon tungkol dito: ito ay isang kumpanya ng startup-type, i.e. mataas na peligro ng pamumuhunan. Ang pagkakaroon ng natanggap ng higit sa katamtamang mga paunang resulta ng mga mananaliksik, nagpasya ang mga tagapagtatag nito na bigyang-katwiran ang perang ginugol ng mga namumuhunan at naging isang mahusay na paglipat sa marketing - nagsagawa sila ng isang mabisang pagsubok sa paglahok ng pindutin. At ang buong mundo ay nagsimulang makipag-usap tungkol sa isang maliit na kumpanya. At sa ingay na ito, nawala ang pangunahing tanong: nasaan ang mga megawatts ng murang enerhiya?

Pagtitipon, isang konklusyon lamang ang maaaring mailabas: ang mga elemento ng piezoelectric ay hindi kailanman magiging alternatibong mapagkukunan ng koryente sa isang pang-industriya scale. Ang saklaw ng kanilang mga aplikasyon ay limitado sa mga mapagkukunan at sensor ng mababang lakas (micropower) na kapangyarihan. Ano ang isang awa, tulad ng isang magandang ideya!

Comments

[#1]

"Ang mga Piezogenerator ay hindi kailanman magiging alternatibong mapagkukunan ng koryente sa isang pang-industriya," hindi ako sumasang-ayon. Posible balang araw sila ay magiging. Ang pisika, engineering, at teknolohiya ay patuloy na umuusbong, at sa gayon kategorikal na isang bagay na malinaw na tinatawag na imposible ay isang bagay na mag-iingat ako. Sabihin sa lahat tungkol sa dalawampung taon na ang nakakaraan tungkol sa mga modernong mobile phone, kung gayon ang karamihan sa mga tao ay magsasalita kaya ayon sa kategorya, ngunit sa huli, ang nakikita natin ay "at ang imposible ay posible." At sa gayon, nagustuhan ko ang artikulo, hindi lamang kailangang maging kritikal sa paksa, mas maraming mayroon nang ginagamit na mga piezoelectric generators (ang parehong Hapones sa kanilang mga turnstile). Hindi ito maaaring maging isang pandaigdigan. Mayroong isang bagay sa ito at, marahil, ginagamit ang mga bagay na hindi pa napaliwanagan sa pangkalahatang publiko.

[#2]

Sinusuportahan ko si Igor. Mayroon ding isang ganap na (o halos) "naka-encrypt" na ideya ng paglalapat ng epekto sa proseso ng pagbabago ng lalim ng isang pagsumite ng isang submarino (gamit ang epekto sa pag-akyat ay mahirap i-install at i-set up). Ang pagtaas ng presyon ng overboard ay nagdudulot din ng pagbaba sa mga linear na nakahalang sukat ng katawan ng katawan. Iyon ay, ang likas na katangian ng gawain ng mga posibleng kumpol ay hindi kailanman pagkakatulad sa gawain ng mga mapagkukunan sa ilalim ng kalsada. Tila malinaw na ang mga yugto ng gawain ng mapagkukunan sa bangka ay magkakaiba - magkaroon ng isang mahabang tagal ng una sa lahat. At ito ay sineseryoso na nagpapabagabag sa argumento ng may-akda tungkol sa "kasalukuyang saklaw". Gayunpaman, maaari kaming sumasang-ayon sa pag-asa ng "mga yunit ng 1MW-100mln." Ngunit kahit na pagkatapos, upang makakuha lamang ng 10 kW, 1 mln pcs. mga mapagkukunan. At mas madali itong ipatupad.
Kasabay nito, ang proseso ng pagpapalit ng mga nabigo ay hindi nagpapakita ng mga paghihirap kung ihahambing sa embodiment ng "daan piezo." Tila, at sa kadahilanang ito, hindi pa kami nakatanggap ng mga malalaking ulat mula sa mga kontraktor ng Israel.

[#3]

Ayon sa batas sa pag-iingat ng enerhiya, walang saysay na gumawa ng mga ganyang tagalikha ng piezoelectric. Ang isang kotse na gumagalaw sa isang kalsada na may mga elemento ng piezoelectric ay malalampasan ang karagdagang pagtutol. At dahil ang kahusayan ay 0.12%, pagkatapos ay mahalagang lahat ng ito ay bumaba sa kanal. Mas mainam na ibuhos ang labis na ginugol na gasolina sa isang generator ng gas at gumana ng kuryente. lakas.

[#4]

Yupiterhindi magiging. Ngayon ang panginginig ng boses ay nai-convert sa init, at sa mga istasyon ng panginginig ng boses, ang bahagi ay maibabalik sa koryente.

[#5]

Ang ideya mismo ay nagkakahalaga. Sasabihin sa oras kung paano ito gumagana.

[#6]

Isinasaalang-alang na ang kahusayan ng mga piezotransformers ay 95%, at sa parehong oras dalawang pagbabagong naganap sa kanila - mula sa kuryente hanggang sa mekanika at kabaligtaran, dahil parang hindi ka naniniwala sa mga 0.12% na ito sa iyo

[#7 Maxim]

Habang nagbebenta kami ng gas at langis, ang buong piezo, araw, at duvo enerhiya ay hindi kumikita para sa kaunlaran.

[#8 Sabi]

Nakikibahagi ako sa pag-aaral ng mga pamamaraan para sa pagbuo ng enerhiya sa mga piezocrystals. Sasabihin ko sa iyo na ang mga librong ito ay may hinaharap. Isipin ang iyong sarili, kung ang magaan ay nagbibigay mula sa 0.9 hanggang 1.2 MW, paano magkakaroon ng kahusayan ng 0.12% ????? Sinisingil ko ang mga baterya na may piezocrystals, at napakahusay. Handa akong makipagtulungan sa mga taong interesado sa paksa ng enerhiya.Mayroong iba pang mga saloobin sa pagkuha ng enerhiya.

[#11]

Matagal ko nang nilikha ang isang imbensyon na gumagana sa mga elemento ng piezoelectric na may kahusayan ng higit sa 300 porsyento, nagsampa ako ng isang aplikasyon sa tanggapan ng patent, nakarehistro nila ito sa FIPS at iyon na, natapos na ng higit sa tatlong taon na ngayon, sinabi ng aking tagagawa ng patent na ang patent para sa Hindi ko makita ang modelo hangga't mayroong gas at langis sa Russia.

Sabi,
Ito ay magiging kagiliw-giliw na upang gumana nang magkasama, may mga pagpapaunlad na napaka-interesante sa mga elemento ng piezoelectric.

[#12]

Sabimagsulat ng pliz.

[#13]

Sinabi: "Sinisingil ko ang mga baterya ng mga piezocrystals," kagiliw-giliw na malaman kung paano mo ito ginagawa, mangyaring sumulat. Maraming salamat sa iyo!

[#14]

Ano ang isang hangal na bagay! Ang pagkuha ng koryente mula sa paggalaw ng isang kotse, o isang pedestrian, ay ang pagbabago ng mekanikal na enerhiya sa elektrikal na enerhiya, kung saan gugugol ang enerhiya ng kotse, o isang pedestrian, kung saan ang kotse ay gagastos ng mamahaling gasolina (mobile na enerhiya), para sa ilaw sa labas, kung ito ay mas mura upang magamit ang enerhiya ng mga de-koryenteng network, na kung saan beses na mas mura kaysa sa mobile. Ang problema ay nakabaligtad, dahil ang lahat ng mga siyentipiko sa mundo ay naghahanap ng murang mobile na enerhiya, at hindi para sa isang pagliko. Ang isang kotse na gumagalaw sa isang hard na ibabaw ng kalsada na may napalaki na mga gulong ay pupunta nang mas mahabang daan, bawat yunit ng gasolina, marahil sa isang deforming na ibabaw, o sa mga flat na gulong, sapagkat palagi itong kailangang lumabas mula sa mababang lupain na iniwan ng kotse o pedestrian na naiwan ng sariling timbang, iyon ay, paano Ang pag-akyat ng patuloy na pag-akyat, na nangangailangan ng mas maraming enerhiya kaysa sa paglipat sa isang matigas na ibabaw sa solidong mga elemento ng pagulong. Ang may-akda, na hindi nauunawaan ang kakanyahan ng problema, ay nagsusulat ng walang katuturan para lamang sumulat ng isang bagay, isang grapromaniac, kung ano ang tinatawag!

[#15 Anatoly]

"Handa akong makipagtulungan sa mga taong interesado sa paksa ng enerhiya. Mayroong iba pang mga saloobin sa pagkuha ng enerhiya. "

[#16 pavel]

Gumagana ang lahat. Ang mga transformer ng piezo ay mahusay na mapagkukunan ng enerhiya, kailangan mo lamang na makabuo at magamit ito.

[#17 radtan]

[#18 Ivan]

Mayroon kaming kalahati ng nayon na nagba-bantay sa mga tren, kaya ang lahat ay totoo. At tungkol sa 500 metro mula sa mga track, at ito ay nanginginig nang napaka disente.