Электричество: неожиданные источники
Индийская школьница предложила использовать для зарядки мобильного телефона энергию сердцебиения. Она отправила заявку на конкурс изобретений, который ежегодно проводит Национальный инновационный фонд Индии, и, несмотря на то что ей достался только утешительный приз, все же нашла поклонников необычной подзарядки – ученых Стенфордского университета США.
Андрей Повный, автор интернет-блога «Энергетик», собрал десять самых необычных, на его взгляд, предложений, информация о которых появилась в последнее время.
Энергия из отходов шоколадной фабрики
Британский микробиолог Линн Маккаски из университета Бирмингема разработала способ получения энергии из отходов шоколадной фабрики с помощью бактерий.
Она скармливала бактериям escherichia coli раствор нуги и карамели из фабричных отходов. Микроорганизмы расщепляли сахар и производили водород. Водород тут же направлялся в топливный элемент, который вырабатывал электроэнергию, достаточную для работы небольшого вентилятора.
Маккаски продемонстрировала и другой способ использования своих помощников.
На этот раз бактерии поместили в раствор отходов с линии по переработке старых автомобильных нейтрализаторов. Тот же фермент гидрогеназа, что участвовал в выработке водорода, здесь вступал в реакцию с веществами в растворе и, в конечном счете, помогал микробам вывести из него растворенный палладий, который закреплялся на поверхности бактерий.
Эти бактерии, по словам исследовательницы, легко собрать и со своим палладиевым «одеянием» направить на новую работу в роли катализаторов для химических производств.
Унитаз-производитель
Исследователи из университета Пенсильвании создали прототип унитаза-электростанции, который вырабатывает электричество за счет разложения органических отходов.
Здесь в дело пущены бактерии, которые имеются в обычных сточных водах. Эти бактерии поедают органику, выделяя углекислый газ. При этом в химических реакциях происходит переход электронов между атомами. Ученые сумели вклиниться в этот процесс и заставить бежать эти электроны в обход – по внешней цепи.
Для этого авторы агрегата применили пластмассовую трубку диаметром 6,5 сантиметра и длиной 15 сантиметров, в которой разместили восемь периферийных стержней-электродов из графита и один центральный электрод, выполненный из пластика, графита и платины.
Когда через эту трубку прокачивали нечистоты, в цепи между центральным и периферийными стержнями появлялся ток. Правда, мощность составила лишь несколько милливатт. Но Брюс Логан, один из авторов проекта, утверждает, что его команда работает над повышением производительности.
Возможно, в скором времени унитазы-электростанции смогут питать одну-две лампочки, экономя дорогую энергию. К тому же широкое внедрение новинки будет способствовать дополнительной очистке сточных вод, считают разработчики.
Звездное электричество
Российские ученые-ядерщики создали батарею, которая может трансформировать в электричество как солнечную энергию, так и энергию звезд. Презентация ноу-хау прошла в Научном центре прикладных исследований Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в подмосковной Дубне.
«Эта уникальная батарея, не имеющая аналогов в мире, может работать 24 часа в сутки», – рассказал директор центра Валентин Самойлов. По его словам, «ученым удалось создать новое вещество – гетероэлектрик, благодаря которому батарея может работать на Земле на энергии Солнца и звезд, независимо от погодных условий». Разработка уже доказала свою высокую эффективность как в темное время суток, так и при облаках, – отметил ученый.
По словам Самойлова, «звездная батарея», как ее окрестили разработчики, в несколько раз эффективнее обычной солнечной. «Эффективность преобразования света в электрический ток у демонстрационного образца в видимой области выше более чем в два раза, а в инфракрасной области – в полтора», – подчеркнул он. Самойлов также подчеркнул, что «себестоимость гетеро-электрического фотоэлемента ниже, чем у фотоэлемента обычной солнечной батареи».
Ток от воздушной вибрации
Компания «Hitachi» разработала новую технологию получения электроэнергии с помощью естественно возникающих в воздухе вибраций с амплитудой в несколько микрометров. Хотя пока технология обеспечивает довольно низкое напряжение, ее привлекательность заключается в том, что генераторы могут работать в любом месте и при любых условиях, в отличие от тех же солнечных батарей.
Технология основывается на предположении, что при вибрации изменяется расстояние между электродом, закрепленным на плоской пружине, и неподвижным электродом.
Для подтверждения своей теории разработчики создали устройство размером 2,5х7 сантиметров, вырабатывающее ток мощностью 0,12 микроватта при возникновении колебаний в несколько микрометров, которые можно обнаружить даже в почти неподвижном воздухе здания. Такой мощности вполне достаточно для работы температурного или светового датчика и для отправки данных в другое место.
По мнению разработчиков, технологию можно использовать, например, в датчиках для определения усталости здания или износа деталей механизмов. В Hitachi планируют расширить круг применения своего открытия, уменьшив размеры прибора до размера 1х1?см и увеличив мощность вырабатываемого тока.
Заряженное стекло
Канадские ученые изобрели прибор под названием «Электрокинетическая батарея». На самом деле это довольно примитивное устройство. Оно представляет собой небольшой стеклянный сосуд, который пронизывают сотни тысяч микроскопических каналов.
Благодаря феномену электрического поля, которое создается двухслойной средой, сосуд работает как обычная нагревательная батарея. Вода в нем, протекая по каналам, образует положительный заряд на одном конце сосуда и отрицательный – на другом. В результате возникает электричество.
Экспериментальный прибор был создан в университете Альберта в Канаде. В силу небольших размеров энергии он вырабатывает немного, но глава группы ученых Ларри Костюк полагает, что создать мощную машину труда не составит. Нужно будет всего лишь оснастить прибор большим фильтром.
Увеличенные копии таких батарей можно поставить где?нибудь на быстрых реках. Возможно, в будущем обычные электрические батарейки типа А-4 можно будет заменить крошечными копиями устройства, в которых будет использоваться вода под давлением, предполагают изобретатели.
Подводная электростанция
Уже который год в промышленном дизайне востребованной остается концепция биомимикрии, то есть заимствования различных технологических решений у природы. Таким подходом воспользовалась и австралийская компания «BioPower Systems», разрабатывающая проект океанской подводной электростанции BioWawe, которая вырабатывает электроэнергию за счет создаваемых подводными течениями колебаний специальных «стеблей». Похожим образом колеблются и водоросли, правда, не вырабатывая при этом электричество.
Внешне электростанция действительно выглядит как водоросль с тремя большими гибкими листьями. Если течение оказывается слишком сильным и угрожающим целостности конструкции, листья пригибаются ко дну, где поток более медленный. Прототип электростанции уже проходит испытания у берегов Тасмании и при этом успешно вырабатывает 250 кВт энергии. Согласно планам разработчиков, в скором времени такие электростанции будут обеспечивать энергией близлежащие острова Флиндерс и Кинг, а позже – весь австралийский штат Виктория, включая столицу Мельбурн.
Краска под напряжением
В ходе исследований, длившихся три года, компания Industrial Nanotech создала особый вид термоизолирующего покрытия, способный вырабатывать электроэнергию за счет разницы температур между стеной дома и окружающей средой.
Руководитель компании Стюарт Берчилль утверждает, что полезный эффект от новой краски очень велик. Поскольку разница температур есть всегда, то и источник энергии будет постоянным. Ее использование приносит не только экономические выгоды, но и уменьшает выброс углекислого газа в атмосферу.
Принципиальное отличие нового альтернативного источника от других в том, что только эта энергия является постоянной и универсальной, считают авторы.
Ходим – собираем ватты
В буквальном смысле пульс города намерены использовать в качестве возобновимого источника электроэнергии лондонские архитекторы из фирмы Facility Architects. Вибрации от проезжающих грузовиков, проходящих поездов и даже пешеходов планируется преобразовывать в энергию для уличного, например, освещения.
«В часы пик через вокзал Виктория за 60 минут проходят 34 тысячи человек. Не нужно быть математическим гением, чтобы понять – если удастся использовать эту энергию, то может получиться очень полезный источник энергии, которая в настоящее время расходуется впустую», – объясняет директор фирмы Клэр Прайс.
Два опытных образца приборов, «собирающих вибрации», должны быть готовы уже в скором времени. Первым делом новую технологию внедрят в лестницу: «впитывать» энергию шагов она будет посредством гидравлических или пьезо-электрических элементов.
Авторы проекта полагают, что эта система сможет получать от каждого прошедшего человека 3?4 ватта, примерно половину от тех 6?8 ватт, которые каждый человек тратит при ходьбе по ступенькам. Лестницы с генерирующими ток элементами будут установлены в реальном здании, для испытаний и анализа.
Турникеты-генераторы
Японские изобретатели предложили использовать для получения мощности турникеты в метро. На одном из вокзалов Токио пассажиры, проходя через турникеты, вырабатывают электроэнергию. «Японская восточная железнодорожная компания» решила таким необычным способом обеспечить вокзал экологически чистым дополнительным источником.
В пол под турникетами вокзала встроены пьезоэлементы, которые вырабатывают электричество от давления и вибрации, когда люди наступают на них. В случае, если эксперимент с турникетами-генераторами сочтут удачным, у Японии появится новый выгодный источник энергии, ведь железные дороги являются основными транспортными артериями страны, и миллионы японцев и туристов ежедневно проходят через турникеты вокзалов.
Деревья для чайников
Компания MagCap Engineering из Массачусетса соединила усилия с изобретателем Гордоном Уодлом из Иллинойса, чтобы реализовать весьма экстравагантный проект. Они верят, что через несколько лет мы будем протягивать провода от своих домов к ближайшим деревьям в парках и лесах, чтобы погреть воду в электрочайнике или зарядить сотовый телефон.
Американские инженеры уверены, что скоро деревья «научатся» круглосуточно давать нам небольшое количество энергии, которая будет накапливаться в аккумуляторах и расходоваться по мере надобности.
Основа изобретения Уодла – металлический прут, воткнутый в дерево, который погружен на некоторую глубину в грунт, и электросхема, которая фильтрует ток и повышает выходное напряжение – достаточное, чтобы зарядить батарею. В уже существующей экспериментальной конфигурации система производит количество энергии, способное питать маленький светодиод.
Авторы утверждают, что любой может воспроизвести простой опыт: «Воткните алюминиевый стержень через кору в ствол живого дерева; сделайте медную трубку и погрузите ее 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 – с деревом в качестве положительного полюса и прутом в грунте – в качестве отрицательного».
В проведенных опытах не наблюдалось ни расходования материала электродов, ни зависимости напряжения от высоты дерева (что подтверждало бы версию о детекторе волн). «И это не фотосинтез: зимой, когда листья сброшены, напряжение даже чуть выше», – говорят создатели прибора.
Кроме того, было придумано, как преобразовывать этот естественный источник энергии в годный к употреблению постоянный ток.
Сегодня разработчики устройства с заняты патентованием и поиском инвесторов, которые помогли бы довести изобретение до массового производства.
Top-5
Социоэкологический портал Sikantis.org опубликовал свой список «экзотических» способов получения энергии.
На первом месте – проект швейцарской компании CSEM «Солнечные острова». Круглый надувной остров уставлен цилиндрическими зеркалами, вдоль которых проложены трубы с водой. Направленные на них лучи нагревают воду, превращая ее в пар, который поступает на турбину. Чтобы лучи постоянно находились в фокусе, гигантский надувной остров поворачивается. Дешевое электричество применяется на месте для получения из воды водорода, который можно использовать как горючее. Пока в искусственном бассейне в Рас-аль-Хаймах (ОАЭ) проходят испытания уменьшенного прототипа этого устройства. Постройка первого коммерческого острова запланирована на 2011 год.
На втором месте – проект английских ученых «Анаконда». Его авторы предложили использовать энергию морских волн при помощи длинной резиновой трубы, закрытой с обеих сторон, заполненной водой и закрепленной перпендикулярно волнам. Они?то и раскачивают трубу, вызывая движение воды внутри нее. Таким образом вращается расположенная в трубе турбина, генерирующая ток. «Анаконда» длиной 150 метров и диаметром 7?м сможет вырабатывать до 1 МВт в год.
На третьем месте – предложение австралийского геофизика Сандры Макларен использовать ядерно-геотермальную энергию земной коры. В частности, концентрация урана в земной коре на территории Австралии в 2?3 раза выше обычной. Благодаря этому происходит прогрев массивов подземных зон. Это тепло представляет собой неисчерпаемые запасы энергии.
На четвертой позиции – человекогенератор, точнее – устройство «pedal-a-watt» компании Convergence Tech Inc. Установив на него велосипед, остается только крутить педали, чтобы получить 400 Вт. А этого достаточно, например, для трех компьютеров или десяти музыкальных центров.
Замыкает пятерку устройство голландской компании Ooms Avenhorn Groep, добывающее солнечную энергию из асфальтовых покрытий. Темный асфальт поглощает тепло, передавая его воде в системе проложенных под проезжей частью труб. Оно сохраняется в специальном хранилище, устроенном в подземном водоносном слое, и используется зимой для подогрева помещений и самого дорожного покрытия.
В общем?то активность зарубежных изобретателей в поисках новых видов энергии, откровенно говоря, настораживает. (О России – вообще разговор особый; энтузиазм отечественных исследователей не имеет никаких разумных границ и не поддается никакой логике.) Потому что если все эти замечательные открытия воплотить в жизнь, человечество, как минимум, сойдет с ума.
А впрочем – то ли еще будет? Авось вспомнят и про расческу.
Автор: Евгений Хрусталев
Читайте также:
Ваш отзыв
Наш опрос
Загрузка ...
Статистика