Головна Автори Інформація по Олександра Супряга

Олександра Супряга

Пьезоэлектрики

Пьезоэлектрик – это устройство, которое работает на основе пьезоэлектрического эффекта и производит электрическую энергию путем преобразования механической, применяются в малой энергетике. Пьезоэлектричество было открыто в конце 19 века и стало широко применяться в электронике и радиотехнике. Само явление состоит в появлении разности потенциалов на электродах, если прикладывать усилие к пьезоматериалу.

Пьезоэлектрики имеют два пути преобразования энергии, следовательно, существуют и два типа устройств:
1. Пьезогенераторы у них преобразование идет напрямую, механическая энергия преобразуется в электрическую.
2. Пьезодвигатели – у них все происходит в обратном направлении.

Когда возникли пьезогенераторы разработчики стали думать, где можно активно применять это устройство. Были варианты преобразования шума улицы, нагрузки которые создают живые существа в движении, перемещение ветра и волн. На сегодняшний день известно несколько примеров использования пьезогенераторов. В столице Японии на одной из станций метро установлен пьезогенератор. Поток пассажиров обеспечивает постоянное давление, вследствие чего электроэнергии, которая при этом вырабатывается, хватает для обеспечения работы турникетов. В Великобритании на одной из дискотек давление, которое создается движением посетителей, питает освещение. Также уже обыденными стали пьезозажигалки. В Израиле ученые разрабатывают проект производство электрической энергии автобаном. По расчетам получается, что 1 киломметр дороги может сгенерировать до 5МВт.
Что же происходит в пьезоэлектрике во время генерации электроэнергии? Пьезоэлемент имеет несимметричную кристаллическую решетку, при воздействии на него происходит смещение атомов. Это смещение атомов и порождает электрическое поле, вследствие чего на электродах возникает разница потенциалов. Главное отличие от конденсаторов, которые продолжительное время сохраняют заряды, пьезоэлемент хранит заряды до тех пор, пока на него воздействует нагрузка. Как только механическое воздействие прекращается, сохраненные заряды исчезают. Поэтому пьезоэлементы производят ток маленькой силы, а сам элемент имеет большое внутреннее сопротивление. Пьезоматериалы имеют множество характеристик, но для оценки эффективности генерации электричества важна одна характеристика – пьезоэлектрический модуль. Величина этого модуля варьируется от 200 до 500 пикокулон на ньютон. Значение модуля полностью зависит от свойств пьезоматериала и не зависит от габаритов пьезоэлемента. Поэтому увеличение его размеров не приведет к более эффективной работе. Пьезозажигалки генерируют электроэнергию до 2,2 МВт, но разряд длиться всего 0,08 наносекунды.
Учитывая малую продолжительность разряда, пьезогенераторы подходят для малой энергетики. Здесь нужна малая мощность, и такие устройства хорошо отвечают малым потребностям. Это может быть мелкая бытовая техника, системы видеонаблюдения, диагностическая техника и мобильные телефоны.

Солнечная энергетика

0

Еще двести лет назад человечество использовало для своей жизнедеятельности энергию Солнца, ветра и воды. На сегодняшний день природные ресурсы углеводородов стремительно исчерпываются, и перед человечеством стоит остро вопрос, где искать новые источники энергии.
Поэтому последние десятилетия развитие использования солнечной энергии особо актуально. Потенциал солнечной энергетики мира чрезвычайно высок.
Энергия Солнца – это самовозобновляемый и неисчерпаемый источник для производства электроэнергии и тепла. Кинетическая энергия Солнца улавливается и аккумулируется в виде потенциальной энергии.
Нужно учитывать, что солнечная энергия поступает на поверхность планеты, ни в одной точки нет ее максимальной интенсивности. Поэтому чтобы использовать солнечную энергию в промышленности и в быту ее нужно уловить и сконцентрировать. Также не менее важный вопрос ее аккумуляции. Для этих целей учеными разработан целый арсенал различных технических устройств.
Солнечная энергия может преобразовываться в электроэнергию как напрямую, так и косвенно. Существует несколько способов получения тепла и электроэнергии, используя энергию Солнца:
· Фотовольтаика – в основу этого метода положено прямое получение электроэнергии путем преобразования фотонов посредством фотоэлементов. Сейчас фотовольтаика стремительно развивается и с большой долей вероятности в скором будущем займет лидирующие позиции в этой отрасли. Для реализации этого метода ученые активно разрабатывают тонкопленочные технологии. Для повышения качества производства энергии, усовершенствуются солнечные элементы и полупроводниковые материалы.
· Гелиотермальная энергетика. Принципом работы в этом методе выступает нагревание поверхности, путем поглощения тепла, с последующим его перераспределением. Это отличный источник тепла для отопления помещений и горячего водоснабжения. Происходит это так: луч света фокусируется на емкости с водой, нагревая ее, вода подается в отопительную систему. В этом виде энергетики есть особые станции концентрирующего типа. Основным принципом работы их есть концентрация солнечного света, используя систему зеркал. Пучок света здесь выступает в роли источника тепловой энергии, который нагревает рабочую жидкость, а электроэнергия получается по средством тепловых машин.
· Термовоздушные электростанции производит электроэнергию путем направления потока воздуха в турбогенератор.
· Солнечные аэростатные электростанции генерируют пар внутри аэростата при нагреве его поверхности.

Достоинства солнечной энергетики.
К достоинствам можно отнести полную самовозобновляемость этого источника и его неисчерпаемость. Он абсолютно экологичен, так как не требует никакого сырья и не имеет отходов производства. Абсолютно безопасен для окружающей среды, а этот аспект особо остро стоит в современном мире.

Недостатки солнечной энергетики.
Основным из недостатков этого метода есть его зависимость от погоды и времени суток. Также не менее важна сезонность, так как выработка тепла и потребление не сопоставимо. Этот вид энергетики довольно дорогостоящий, а утилизация солнечных батарей ставит под сомнение экологичность. И остро стоит вопрос аккумулирования энергии.

Однако, несмотря на ряд недостатков, солнечная энергетика очень активно развивается. Ученые разрабатывают все новые технологии и пытаются минимизировать недостатки. А возрастание с каждым годом доли солнечной энергетики в общем балансе энергетики, лишний раз доказывает перспективность этого вида энергетики.

Популярные