Электростанции которые работают на разности температур

Электростанции которые работают на разности температур

Использование температурного перепада между нижними слоями воды и воздухом

В нетрадиционной возобновляемой энергетике используется также энергетический потенциал, заключенный в разнице температур между нижними и верхними слоями воды водоемов или нижними слоями воды и наружным воздухом.

Примером такой установки может быть разработанная институтом химии твердого топлива (ИХТТ) и институтом теплофизики (ИТ) Сибирского отделения Российской Академии наук (СО РАН) малая энергетическая установка, использующая естественный температурный перепад между подледной водой и наружным воздухом.

Естественные температурные перепады в природе присутствуют практически везде и бывают часто весьма значительны. Перепад температур между поверхностными и глубинными слоями океана достигают 15. 20 К и свидетельствуют об огромном запасе тепловой энергии. Значительно большая разность температур между горячим источником и окружающим воздухом или водой в реке в долине гейзеров. Температура воздуха и воды в горной реке Средней Азии может различаться на 25. 30 К. И даже в условиях Сибири и Крайнего Севера имеется перепад температур между водой подо льдом и наружным воздухом. Таким образом, практически повсеместно имеется возможность создания энергетических установок, использующих тепловой потенциал, базирующийся на разности температур между слоями одной или разных сред. В установках с замкнутым циклом (Ренкина), испаряясь, легкокипящая жидкость такая, как фреон, аммиак, после турбины конденсируется в конденсаторе и возвращается в парогенератор. В установках с разомкнутым циклом теплая вода поверхностного слоя океана вскипает в испарительном участке с низким давлением, затем пар расширяется в турбине и конденсируется в контактном теплообменнике на холодной воде, забираемой с глубины порядка 1000 м.

Температурный перепад в зимний период между подледной водой и наружным воздухом составляет 20. 40°С. Этого достаточно, чтобы обеспечить работоспособность малых энергетических установок мощностью 1. 2 кВт.

Рис.1. Установка ИХМТТ для получения энергии (1. 2 кВт)
за счет перепада температур между проточной водой
подо льдом и наружным холодным воздухом:

1 — котел, 2 — турбина, 3 — генератор,
4 — циркулярный насос, 5 — конденсатор, 6 – вентилятор

Расчет термодинамического цикла

Мощность установки 1. 2 кВт;

Температура пара перед турбиной 0°С

Расчетная температура пара за турбиной 20. 40°С

Подогрев охлаждающего воздуха в конденсаторе 5 К

Результаты расчета приведены ниже.

Для мощности турбины равной 1,5 кВт имеем:

Расход пара на расчетном режиме 0,0729 кг/с;

Объемный расход пара 0,019 м 3 ;

Расход воздуха через конденсатор 7,419 кг/с;

Объемный расход воздуха 5,087 м 3 ;

В расчетном режиме КПД цикла составляет 7,1%

На рис.1 показана разработанная ИХМТТ и ИТ СО РАН компактная энергетическая установка для получения энергии мощностью 1. 2 кВт, реализующая температурный перепад между проточной водой подо льдом какого-либо водоема и холодным наружным воздухом с основными расчетными параметрами термодинамического цикла.

Установка реализует замкнутый цикл Ренкина и содержит следующие элементы (рис.1): котел — 1, турбина — 2, генератор — 3, циркуляционный насос для перекачки конденсата — 4, конденсатор — 5, вентилятор с электроприводом для подачи холодного воздуха в конденсатор — 6.

Конструкция содержит электронный блок, управляющий включением омической нагрузки при сбросе внешней нагрузки. Кроме того, предусмотрен преобразователь постоянного тока в переменный со стабилизированным напряжением 220 В, 50 Гц. При проектировании энергетической установки учитывались основные эксплуатационные принципы: автономность в работе, простота запуска и эксплуатации, достаточная мобильность, простота монтажа и демонтажа, хранения в летний период времени.

М.О.А.У. Гимназия №8

Зыков Кристиан

Гапеев Никита

Симонов Максим

Г. Сочи

Проектная работа на тему

«Современная энергетика».

Выработка электроэнергии за счет разницы температур.

Вступление

На сегодняшний день мы не можем представить нашу жизнь без электричества. Практически все приборы работают от питания электроэнергией, в том числе и те, которые её вырабатывают.

Существует множество типов электростанций – ТЭС, ГЭС, АЭС, БЭС, ПЭС и других источников, из которых мы научились получать необходимую нам электроэнергию. На территории России на данный момент действуют около 600 электростанций общей мощностью 220000 МВт.

Выработку электроэнергии по видам электростанций в России можно разделить на пять категорий:

1. Тепловые ЭС– 58,6%

2. Гидро ЭС – 17,4%

3. Атомные ЭС – около 18,3%

4. Возобновляемые источники энергии — 0,06%

5. ЭС промышленных предприятий – 5,6%

Как видите, основа добычи электроэнергии в России – тепловые электростанции. В работе ТЭС используется энергия природного топлива. Она выделяется при сжигании угля, природного газа, мазута и т.д.

Так как мы живём в непростое для всего мира в экологическом отношении время, очень важно, чтобы добыча энергии не представляла угрозы окружающей среде. Поэтому очень актуален вопрос о добыче «чистой» электроэнергии.

Если же говорить о будущем ТЭС, то вскоре запасов нефти, газа и угля станет настолько мало, что их будет недостаточно для использования в качестве основных источников электроэнергии. Придется искать новое топливо, или же переходить на альтернативные источники энергии.

Одним из первых « чистых» и возобновляемых источников была ветровая энергия. Чуть позже в мир вошла выработка энергии за счет энергии Солнца, а за ней и многие другие способы добычи электроэнергии.

Интерес к вопросу о добыче такой экологически чистой, легкодоступной и возобновляемой энергии значительно растёт с каждым днём. Многие умы трудятся над тем, чтобы её получение стало более выгодным. К примеру, Южная Америка уже сейчас использует энергию Солнца на полную мощь.

Вот вам вырезка из новостей:

Жители Чили перестали платить за электроэнергию из-за ее переизбытка!

В стране более трех месяцев цены на электроэнергию удерживаются на нулевой отметке

В Чили электроэнергия стала бесплатной. Фото: popmech.ru

В Чили из-за переизбытка производимой электроэнергии цены снизились до нуля и теперь жителям страны не нужно платить за электричество, сообщает Bloomberg.

Сообщается, что жители страны уже 116 дней не платят за электричество после того, как цены за свет упала до нуля. Это объясняется излишком производимой электроэнергии, количество которой превышает потребление.

Отмечается, что в прошлом году цены на электроэнергию держались на нулевой отметке 192 дня.

После производственного бума в Чили различные компании построили 29 солнечных ферм, и еще 15 запланировано.

Ошеломительный результат, не правда ли? Мы задумались над тем, какими альтернативными способами добычи «чистой» электроэнергии можно пользоваться у нас в России. Изучив достаточно большое количество материала, мы пришли к выводу, что интересным и малоизученным способом является добыча энергии за счет разницы температур.

Мы решили попробовать создать свой собственный генератор для выработки электроэнергии.

Но из чего делать генератор? За счет чего он будет работать? Как добыть как можно больше энергии?

В поисках ответов на все эти вопросы мы наткнулись на один очень интересный радиоэлемент. Это элемент Пельтье.

Элемент Пельтье — это термоэлектрический преобразователь, принцип действия которого базируется на эффекте Пельтье — возникновении разности температур при протекании электрического тока. В англоязычной литературе элементы Пельтье обозначаются TEC (от англ. Thermoelectric Cooler — термоэлектрический охладитель).

Ну, а если объяснять простым языком, то при прохождении через этот элемент постоянного электрического тока, одна его сторона нагревается, а другая охлаждается.

Читайте также:  Как добывают нефть и газ

Единичным элементом термоэлектрического модуля (ТЭМ) является термопара, состоящая из двух разнородных элементов с p- и n- типом проводимости. Элементы соединяются между собой при помощи коммутационной пластины из меди. В качестве материала элементов традиционно используются полупроводники на основе висмута, теллура, сурьмы и селена.

Элемент Пельтье представляет собой совокупность термопар, соединенных последовательно. В стандартном термоэлектрическом модуле термопары помещаются между двух плоских керамических пластин.

В наше время элементы Пельтье активно применяются в холодильниках, кондиционерах, автомобильных охладителях, кулерах для воды, видеокартах ПК. В основном для охлаждения чего-либо. В момент охлаждения одной стороны на другой стороне выделяется большое количество тепла. Его отводят с помощью радиаторов и систем охлаждения. Если этого не делать, то через некоторое время элемент нагреется и охлаждение прекратится.

Мы подумали, что раз можно получить тепло и холод, пустив ток через этот элемент, то наверняка с его помощью можно ток и выработать, если одну сторону нагревать, а другую в охлаждать.

И мы были правы…

Существует интересный эффект, обратный эффекту Пельтье, который называется эффектом Зеебека. Это явление возникновения ЭДС в замкнутой электрической цепи, состоящей из последовательно соединённых разнородных проводников, контакты между которыми находятся при различных температурах. Также эффект Зеебека иногда называют термоэлектрическим эффектом. На нём мы и будем строить свой генератор.

Немного теории:

Термоэлектричество — явление прямого преобразования теплоты в электричество в твердых или жидких проводниках, а также обратное явление прямого нагревания и охлаждения контакта разнородных проводников проходящим током.

ТермоЭДС — электродвижущая сила, возникающая в электрической цепи, состоящей из нескольких разнородных проводников, контакты между которыми имеют разную температуру (эффект Зеебека). Величина термоЭДС зависит только от температур горячего Т1 и холодного Т2 контактов и от материалов проводников.

А ТЕПЕРЬ ЗАЙМЕМСЯ СОЗДАНИЕМ ГЕНЕРАТОРА.

Принцип получения электроэнергии состоит в нагревании одной стороны модуля с одновременным охлаждением второй. Причем необходим интенсивный отвод тепла, поскольку существует перенос тепла внутри модуля, за счет которого снижается разность температур «горячей» и «холодной» сторон, а следовательно, и напряжение на выходе модуля.

Для того, чтобы вырабатывать энергию, мы приобрели несколько элементов Пельтье размером 40х40мм типа TEC-12706.

Попробуем нагреть сторону одного из них с помощью огня. И посмотрим, какое напряжение он выдаст.

Тепло от огня практически моментально нагревает элемент, и через несколько секунд напряжение поднимается до 0.95В. Продержавшись на этом значении около 10 секунд, напряжение начало стремительно падать и опустилось до нуля. Это произошло, потому что элемент полностью прогрелся, и разница температур двух сторон стала равна нулю.

Поэтому, для отвода тепла со стороны, которая не должна быть нагретой, мы ставим на элемент радиатор.

Нагреваем одну сторону и видим, что напряжение поднимается уже до 2В! Намного лучше, чем без отвода тепла с «холодной» стороны.

Через несколько таких опытов с огнём, элемент вышел из строя. Разбираем элемент (не очень аккуратно) для выяснения причины поломки и видим, что расплавился и поплыл припой. Как оказалось, максимально допустимая температура нагревания элемента – не больше температуры плавления припоя. Мы не знаем, какой припой используется при изготовлении этих элементов, но предположительно, это олово (Tплав. +232°C). Больше не будем рисковать, и не станем нагревать элементы открытым пламенем (от +300 до +1500°C)

Для того чтобы предотвратить контакт элемента с открытым пламенем и другими агрессивными средами, которые могут повредить конструкцию, задумаемся над созданием корпуса для генератора.

Конструкция очень проста. Соорудим что-то наподобие «бутерброда» из пластин и элементов. Для этого нам понадобится:

1. Алюминиевая пластина 10х10см

2. Чаша из листового железа D20см

4. Элементы Пельтье 4 шт.

5. Датчики температуры 2шт.

7. Винтики и гайки

Должно получиться что-то типа такого:

Собираем генератор

Наносим термопасту на алюминиевую пластину и прикрепляем к ней радиатор с помощью четырех винтиков. Термопаста удалит воздух из микротрещин, тем самым улучшив теплообмен. На обратную сторону пластины наносим еще один слой термопасты и плотно располагаем не ней элементы Пельтье в форме квадрата 2х2. Устанавливаем рядом датчик температуры для дальнейших измерений.

Подключаем все элементы последовательно и отводим провода от них и датчиков температуры в заранее проделанное отверстие в алюминиевой пластине, заключаем все это в разъем от батарейки типа «Крона» и разъем Х. Провода должны выдерживать большой нагрев, поэтому родные заменяем проводами с фторопластовой изоляцией. Наносим слой термопасты на элементы Пельтье и накрываем их железной чашей, после чего соединяем алюминиевую пластину и чашу с помощью винтиков и прикрепляем к конструкции ножки для устойчивости. Генератор практически готов.

Для защиты модуля от попадания в него влаги используем теплоустойчивый герметик, выдерживающий большие температуры (до +1500°С). Наносим его аккуратным тонким слоем вокруг «начинки» и разъемов. Количество герметика должно быть минимальным, поскольку он увеличивает теплообмен между деталями конструкции.

Генератор готов!

Для того, чтобы снимать показания с датчиков температуры и узнать текущую силу тока и напряжение, воспользуемся микроконтроллером ARDUINO.

Пишем программу, составляем электрическую цепь и выводим все данные на дисплей. Нахождение микроконтроллера рядом с высокими температурами крайне нежелательно. Поэтому с помощью длинного теплоустойчивого кабеля с разъемом Х на конце мы отводим блок с микроконтроллером подальше от генератора. Для вывода показаний достаточно просто подключить блок к генератору. Если контролировать температуру, напряжение, силу тока и мощность не нужно, то просто отсоединяем кабель от генератора и работа генератора будет идти вслепую.

Начнем тестирования!

Применений собранному нами генератору может быть множество. Мы будем использовать его в качестве возобновляемого источника энергии в походе или экспедиции.

Устанавливаем наш генератор в емкость с водой радиатором вниз. Датчик температуры, установленный на «холодной стороне», выдает +22°C. Основным источником тепла в нашем генераторе будут тлеющие угольки. Кладем их в чашу, ждем, пока разница температур не составит хотя бы 30° С. Смотрим на показания мультиметра.

Удивительно! С четырех элементов Пельтье мы смогли получить напряжение в 4.8В и силу тока в 0,7А! И это при разнице температур всего в 30 градусов! Этого уже хватит, чтобы зарядить мобильный телефон или портативный аккумулятор. Что же будет при разнице в 100 или 200 градусов?!

Мы не будем останавливаться на достигнутом и пойдем дальше.

Устанавливаем в цепь повышающий преобразователь напряжения и проводим операцию с достижением нужной нам разницы температур. С ним мы достигли максимального напряжения в 16В!

Очень даже неплохой результат!

Получается, что при разнице температур в 30°С из четырех элементов мощность 3,4Вт а с повышающим преобразователем напряжения аж целых 11,2Вт!

Для использования генераторов, работающих на разнице температур, в промышленных в целях, нужна ежегодная постоянная температура воздуха или любой другой среды.

Как известно, в течение года климат практически не изменяется в зоне экватора и полюсов Земли. Поэтому установка промышленных генераторов будет более выгодна лишь на территориях этих климатических поясов. Дальше уже стоит вопрос с поиском двух, рядом находящихся сред с разницей температур, хотя бы в 20-30°С.

Читайте также:  Фартук для кухни цвета олива

Территория России расположена за Северным полярным кругом и охватывает ледяную шапку Северного полюса Земли. Поэтому поиск сред для установки промышленного генератора будем производить именно в этих местах.

Мы долго не могли найти близлежащие среды с разной температурой. Вскоре мы поняли, что за Северным полярным кругом две идеальные среды – вода и воздух! Средняя температура воздуха зимой здесь -30°С, а температура воды всегда приближена к нулю! Создать генератора для такой местности предельно просто.

Элементы Пельтье, заключенные в корпус с радиаторами, расположенными с двух сторон. Одна сторона генератора опускается в воду, а другая остается на воздухе. Вот и вся конструкция. По краям достаточно поставить несколько поплавков, чтобы держать всюконструкцию на плаву. Постоянный источник энергии установлен.

Тепло от воды и минусовая температура воздуха спокойно создают стабильную разницу температур в 30°С, как минимум полгода!

Для достижения мощности в 1кВт при разнице температур в 30°С нам понадобится около 294 элементов Пельтье , которые мы использовали. Достаточно много. Но, если использовать инвертор-преобразователь 12/220V, для повышения напряжения, то можно сократить их число до 16! Сложив элементы в форме квадрата 4х4, получится генератор, размером не больше 20х20 см! Двух – трёх таких установок вполне хватит, чтобы обеспечить энергией небольшую комнату.

На данный момент за Полярным кругом живут около 2.5 млн. человек. Доставлять энергию в эти регионы достаточно проблематично, несмотря на то, что в этих местах расположены залежи нефти и газа. Средний житель России за полярным кругом потребляет около 100кВт в месяц. Что приблизительно 130Вт/ч. Чтобы обеспечить энергией научную станцию в 50 человек, потребуется производить около 6,5кВ/ч. Для того, что бы обеспечить людей необходимой мощностью потребуется установить плавучую электростанцию размером всего лишь 1,5х1,5 м!

Такими установками вполне можно вырабатывать энергию и обеспечивать ею население. Практически все северные прибрежные зоны РФ подходят под эти цели.

Дальнейшее использование природного топлива для выработки энергии, в конечном счете, может сильно нарушить экологию Земли. Миру стоит задуматься о полном переходе на возобновляемые и более безопасные для окружающего мира источники электроэнергии.

Для решения проблемы ограниченности ископаемых видов топлива исследователи во всем мире работают над созданием и внедрением в эксплуатацию альтернативных источников энергии. И речь идет не только о всем известных ветряках и солнечных батареях. На смену газу и нефти может прийти энергия от водорослей, вулканов и человеческих шагов. Recycle выбрал десять самых интересных и экологически чистых энерго-источников будущего.

Джоули из турникетов

Тысячи людей каждый день проходят через турникеты при входе на железнодорожные станции. Сразу в нескольких исследовательских центрах мира появилась идея использовать поток людей в качестве инновационного генератора энергии. Японская компания East Japan Railway Company решила оснастить каждый турникет на железнодорожных станциях генераторами. Установка работает на вокзале в токийском районе Сибуя: в пол под турникетами встроены пьезоэлементы, которые производят электричество от давления и вибрации, которую они получают, когда люди наступают на них.

Другая технология «энерго-турникетов» уже используется в Китае и в Нидерландах. В этих странах инженеры решили использовать не эффект нажатия на пьезоэлементы, а эффект толкания ручек турникета или дверей-турникетов. Концепция голландской компании Boon Edam предполагает замену стандартных дверец при входе в торговые центры (которые обычно работают по системе фотоэлемента и сами начинают крутиться) на двери, которые посетитель должен толкать и таким образом производить электроэнергию.

В голландском центре Natuurcafe La Port такие двери-генераторы уже появились. Каждая из них производит около 4600 киловатт-час энергии в год, что на первый взгляд может показаться незначительным, но служит неплохим примером альтернативной технологии по выработке электричества.

Водоросли отапливают дома

Водоросли стали рассматриваться в качестве альтернативного источника энергии относительно недавно, но технология, по мнению экспертов, очень перспективна. Достаточно сказать, что с 1 гектара площади водной поверхности, занятой водорослями, в год можно получать 150 тысяч кубометров биогаза. Это приблизительно равно объёму газа, который выдает небольшая скважина, и достаточно для жизнедеятельности небольшого поселка.

Зеленые водоросли просты в содержании, быстро растут и представлены множеством видов, использующих энергию солнечного света для осуществления фотосинтеза. Всю биомассу, будь то сахара или жиры, можно превратить в биотопливо, чаще всего в биоэтанол и биодизельное топливо. Водоросли — идеальное эко-топливо, потому что растут в водной среде и не требуют земельных ресурсов, обладают высокой продуктивностью и не наносят ущерба окружающей среде.

По оценкам экономистов, к 2018 году глобальный оборот от переработки биомассы морских микроводорослей может составить около 100 млрд долларов. Уже существуют реализованные проекты на «водорослевом» топливе — например, 15-квартирный дом в немецком Гамбурге. Фасады дома покрыты 129 аквариумами с водорослями, служащими единственным источником энергии для отопления и кондиционирования здания, получившего название Bio Intelligent Quotient (BIQ) House.

«Лежачие полицейские» освещают улицы

Концепцию выработки электроэнергии при помощи так называемых «лежачих полицейских» начали реализовывать сначала в Великобритании, затем в Бахрейне, а скоро технология дойдет и до России. Все началось с того, что британский изобретатель Питер Хьюс создал «Генерирующую дорожную рампу» (Electro-Kinetic Road Ramp) для автомобильных дорог. Рампа представляет собой две металлические пластины, немного поднимающиеся над дорогой. Под пластинами заложен электрический генератор, который вырабатывает ток всякий раз, когда автомобиль проезжает через рампу.

В зависимости от веса машины рампа может вырабатывать от 5 до 50 киловатт в течение времени, пока автомобиль проезжает рампу. Такие рампы в качестве аккумуляторов способны питать электричеством светофоры и подсвечиваемые дорожные знаки. В Великобритании технология работает уже в нескольких городах. Способ начал распространяться и на другие страны — например, на маленький Бахрейн.

Самое удивительное, что нечто подобное можно будет увидеть и в России. Студент из Тюмени Альберт Бранд предложил такое же решение по уличному освещению на форуме «ВУЗПромЭкспо». По подсчетам разработчика, в день по «лежачим полицейским» в его городе проезжает от 1000 до 1500 машин. За один «наезд» автомобиля по оборудованному электрогенеретором «лежачему полицейскому» будет вырабатываться около 20 ватт электроэнергии, не наносящей вред окружающей среде.

Больше, чем просто футбол

Разработанный группой выпускников Гарварда, основателей компании Uncharted Play, мяч Soccket может за полчаса игры в футбол сгенерировать электроэнергию, которой будет достаточно, чтобы несколько часов подпитывать LED-лампу. Soccket называют экологически чистой альтернативой небезопасным источникам энергии, которые нередко используются жителями малоразвитых стран.

Принцип аккумулирования энергии мячом Soccket довольно прост: кинетическая энергия, образуемая от удара по мячу, передается крошечному механизму, похожему на маятник, который приводит в движение генератор. Генератор производит электроэнергию, которая накапливается в аккумуляторе. Сохраненная энергия может быть использована для питания любого небольшого электроприбора — например, настольной лампы со светодиодом.

Читайте также:  Мотоблоки с пониженной и вомом всех моделей

Выходная мощность Soccket составляет шесть ватт. Генерирующий энергию мяч уже завоевал признание мирового сообщества: получил множество наград, был высоко оценен организацией Clinton Global Initiative, а также получил хвалебные отзывы на известной конференции TED.

Скрытая энергия вулканов

Одна из главных разработок в освоении вулканической энергии принадлежит американским исследователям из компаний-инициаторов AltaRock Energy и Davenport Newberry Holdings. «Испытуемым» стал спящий вулкан в штате Орегон. Соленая вода закачивается глубоко в горные породы, температура которых благодаря распаду имеющихся в коре планеты радиоактивных элементов и самой горячей мантии Земли очень высока. При нагреве вода превращается в пар, который подается в турбину, вырабатывающую электроэнергию.

На данный момент существуют лишь две небольшие действующие электростанции подобного типа – во Франции и в Германии. Если американская технология заработает, то, по оценке Геологической службы США, геотермальная энергия потенциально способна обеспечить 50% необходимого стране электричества (сегодня ее вклад составляет лишь 0,3%).

Другой способ использования вулканов для получения энергии предложили в 2009 году исландские исследователи. Рядом с вулканическими недрами они обнаружили подземный резервуар воды с аномально высокой температурой. Супер-горячая вода находится где-то на границе между жидкостью и газом и существует только при определенных температуре и давлении.

Ученые могли генерировать нечто подобное в лаборатории, но оказалось, что такая вода встречается и в природе — в недрах земли. Считается, что из воды «критической температуры» можно извлечь в десять раз больше энергии, чем из воды, доведенной до кипения классическим образом.

Энергия из тепла человека

Принцип термоэлектрических генераторов, работающих на разнице температур, известен давно. Но лишь несколько лет назад технологии стали позволять использовать в качестве источника энергии тепло человеческого тела. Группа исследователей из Корейского ведущего научно-технического института (KAIST) разработала генератор, встроенный в гибкую стеклянную пластинку.

Т акой гаджет позволит фитнес-браслетам подзаряжаться от тепла человеческой руки — например, в процессе бега, когда тело сильно нагревается и контрастирует с температурой окружающей среды. Корейский генератор размером 10 на 10 сантиметров может производить около 40 милливат энергии при температуре кожи в 31 градус Цельсия.

Похожую технологию взяла за основу молодая Энн Макосински, придумавшая фонарик, заряжающийся от разницы температур воздуха и человеческого тела. Эффект объясняется использованием четырех элементов Пельтье: их особенностью является способность вырабатывать электричество при нагреве с одной стороны и охлаждении с другой стороны.

В итоге фонарик Энн производит довольно яркий свет, но не требует батарей-акуумуляторов. Для его работы необходима лишь температурная разница всего в пять градусов между степенью нагрева ладони человека и температурой в комнате.

Шаги по «умной» тротуарной плитке

На любую точку одной из оживленных улиц приходится до 50000 шагов в день. Идея использовать пешеходный поток для полезного преобразования шагов в энергию была реализована в продукте, разработанном Лоуренсом Кемболл-Куком, директором британской Pavegen Systems Ltd. Инженер создал тротуарную плитку, генерирующую электроэнергию из кинетической энергии гуляющих пешеходов.

Устройство в инновационной плитке сделано из гибкого водонепроницаемого материала, который при нажатии прогибается примерно на пять миллиметров. Это, в свою очередь, создаёт энергию, которую механизм преобразует в электричество. Накопленные ватты либо сохраняются в литиевом полимерном аккумуляторе, либо сразу идут на освещение автобусных остановок, витрин магазинов и вывесок.

Сама плитка Pavegen считается абсолютно экологически чистой: ее корпус изготовлен из нержавеющей стали специального сорта и переработанного полимера с низким содержанием углерода. Верхняя поверхность изготовлена из использованных шин, благодаря этому плитка обладает прочностью и высокой устойчивостью к истиранию.

Во время проведения летней Олимпиады в Лондоне в 2012 году плитку установили на многих туристических улицах. За две недели удалось получить 20 миллионов джоулей энергии. Этого с избытком хватило для работы уличного освещения британской столицы.

Велосипед, заряжающий смартфоны

Чтобы подзарядить плеер, телефон или планшет, необязательно иметь под рукой розетку. Иногда достаточно лишь покрутить педали. Так, американская компания Cycle Atom выпустила в свет устройство, позволяющее заряжать внешний аккумулятор во время езды на велосипеде и впоследствии подзаряжать мобильные устройства.

Продукт, названный Siva Cycle Atom, представляет собой легкий велосипедный генератор с литиевым аккумулятором, предназначенным для питания практически любых мобильных устройств, имеющих порт USB. Такой мини-генератор может быть установлен на большинстве обычных велосипедных рам в течение считанных минут. Сам аккумулятор легко снимается для последующей подзарядки гаджетов. Пользователь занимается спортом и крутит педали — а спустя пару часов его смартфон уже заряжен на 100 поцентов.

Компания Nokia в свою очередь тоже представила широкой публике гаджет, присоединяемый к велосипеду и позволяющий переводить кручение педалей в способ получегия экологически безопасной энергии. Комплект Nokia Bicycle Charger Kit имеет динамо-машину, небольшой электрический генератор, который использует энергию от вращения колес велосипеда и подзаряжает ей телефон через стандартный двухмиллиметровый разъем, распространенный в большинстве телефонов Nokia.

Польза от сточных вод

Любой крупный город ежедневно сбрасывает в открытые водоемы гигантское количество сточных вод, загрязняющих экосистему. Казалось бы, отравленная нечистотами вода уже никому не может пригодиться, но это не так — ученые открыли способ создавать на ее основе топливные элементы.

Одним из пионеров идеи стал профессор Университета штата Пенсильвания Брюс Логан. Общая концепция весьма сложная для понмания неспециалиста и построена на двух столпах — применении бактериальных топливных ячеек и установке так называемого обратного электродиализа. Бактерии окисляют органическое вещество в сточных водах и производят в данном процессе электроны, создавая электрический ток.

Для производства электричества может использоваться почти любой тип органического отходного материала – не только сточные воды, но и отходы животноводства, а также побочные продукты производств в виноделии, пивоварении и молочной промышленности. Что касается обратного электродиализа, то здесь работают электрогенераторы, разделенные мембранами на ячейки и извлекающие энергию из разницы в солености двух смешивающихся потоков жидкости.

«Бумажная» энергия

Японский производитель электроники Sony разработал и представил на Токийской выставке экологически чистых продуктов био-генератор, способный производить электроэнергию из мелко нарезанной бумаги. Суть процесса заключается в следующем: для выделения целлюлозы (это длинная цепь сахара глюкозы, которая находится в зеленых растениях) необходим гофрированный картон.

Цепь разрывается с помощью ферментов, а образовавшаяся от этого глюкоза подвергается обработке другой группой ферментов, с помощью которых высвобождаются ионы водорода и свободные электроны. Электроны направляются через внешнюю цепь для выработки электроэнергии. Предполагается, что подобная установка в ходе переработки одного листа бумаги размером 210 на 297 мм может выработать около 18 Вт в час (примерно столько же энергии вырабатывают 6 батареек AA).

Метод является экологически чистым: важным достоинством такой «батарейки» является отсутствие металлов и вредных химических соединений. Хотя на данный момент технология еще далека от коммерциализации: электричества вырабатывается достаточно мало – его хватает лишь на питание небольших портативных гаджетов.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector