Много лет ученые ищут идеальный альтернативный источник электроэнергии, который позволил бы добывать ток из возобновляемых ресурсов. О том, как получить статическое электричество из воздуха, задумывался еще Тесла в 19 веке, и сейчас ученые пришли к выводу, что да, это вполне реально.
Виды добычи
Альтернативное электричество может добываться из воздуха двумя способами:
- Ветрогенераторами;
- За счет полей, пронизывающих атмосферу.
Как известно, электрический потенциал имеет свойство накапливаться в течение определенного времени. Сейчас атмосфера изнизана различными волнами, производящимися электрическими установками, приборами, естественным полем Земли. Это позволяет говорить о том, что электричество из атмосферного воздуха можно добыть своими руками, даже не имея никаких специальных приспособлений и схем, но про особенности токопроизводства по этому варианты мы расскажем ниже.
Фото — грозовая батарея
Ветрогенераторы – это давно известные источники альтернативной энергии. Они работаю за счет преобразования силы ветра в ток. Ветряной генератор – это устройство, способное работать продолжительное время и накапливать энергию ветра. Данный вариант широко используется в различных странах: Нидерландах, России, США. Но, одной ветряной установкой можно обеспечить ограниченное количество электрических приборов, поэтому для питания городов или заводов устанавливаются целые поля ветроустановок. В использовании этого способа есть как достоинства, так и недостатки. В частности, ветер – это непостоянная величина, поэтому нельзя предугадать уровень напряжения и накопления электричества. При этом, это возобновляемый источник, работа которого совершенно не вредит окружающей среде.
Фото — ветряки
Видео: создание электричества из воздуха
Как добыть энергию из воздуха
Простейшая принципиальная схема не включает в себя никаких дополнительных накопительных устройств и преобразователей. По сути, требуется только металлическая антенна и земля. Между этими проводниками устанавливается электрический потенциал. Он со временем накапливается, поэтому это непостоянная величина и рассчитать его силу практически невозможно. Такое, вырабатывающее ток, устройство работает по принципу молнии – через определенный промежуток времени происходит разряд тока (когда потенциал достиг своего максимума). Таким образом, можно извлечь из земли и воздуха достаточно большое количество полезной электроэнергии, которой будет достаточно для работы электрической установки. Её конструкция подробно описывается в труде: «Секреты свободной энергии холодного электричества».
Фото — схема
Схема имеет свои достоинства:
- Простота в реализации. Опыт можно с легкостью повторить в домашних условиях;
- Доступность. Не нужно никаких приспособлений, самая обычная пластина из токопроводящего металла подойдет для реализации проекта.
Недостатки:
- Реализация схемы очень опасна. Нельзя рассчитать даже примерное количество ампер, не говоря уже про силу токового импульса;
- При работе образовывается своеобразный открытый контур заземления, к которому притягиваются молнии. Это является одной из самых главных причин, почему проект не «пошел в массы» — он опасен для жизни и производства. Удар молнии подчас достигает 2000 Вольт.
С этой точки зрения, свободное электричество, добытое при помощи ветрогенераторов более безопасно. Но тем ни менее, сейчас можно даже купить такой прибор (к примеру, ионизатор-люстра Чижевского).
Фото — люстра Чижевского
Но есть еще один вариант рабочей схемы – это генератор TPU электричества из воздуха от Стивена Марка. Это устройство позволяет получить определенное количество электроэнергии для питания различных потребителей, причем, делает он это без какой-либо подпитки из вне. Технология запатентована и многие ученые уже повторили опыт Стивена Марка, но из-за некоторых особенностей схемы она еще не пущена в обиход.
Принцип работы прост: в кольце генератора создается резонанс токов и магнитные вихри, они способствуют появлению в металлических отводах токовых ударов. Рассмотрим наглядно, как сделать тороидальный генератор, чтобы добыть электричество из воздуха:
- Вам понадобится основание (это может быть кусок фанеры в форме кольца, отрезок резины, полиуретана и т. д.), две коллекторные катушки (внутренняя и внешняя) и катушки управления. Индивидуальный чертеж может иметь другие размеры, но в основании берется кольцо с наружным диаметром 230 мм, внутренним 180 мм, шириной 25 мм и толщиной 5 мм. Вырежьте из основания кольцо этого размера;
Фото — основание - Теперь нужно намотать внутреннюю коллекторную катушку. Намотка трехвитковая, производится многожильным проводом из меди. Специалистами заявляется, что и одного витка намотки будет достаточно для запитки лампочки и проведения эксперимента;
- Управляющих катушек – четыре штуки, каждая из них должна находиться под прямым углом, в противном случае, будут создаваться помехи магнитному полю. Намотка плоская, зазор между отдельными витками (катушками) примерно 15 мм, но это зависит от особенностей выбранного материала;
Фото — четыре катушки - Для намотки управляющих катушек могут использоваться медные одножильные провода, на описываемый размер рекомендуется делать 21 виток;
- Для установки последней катушки используется медный провод с изоляцией. Он наматывается по всей площади основания.
Фото — конечная обмотка
На этом конструирование можно считать завершенным. Теперь нужно соединить выводы. Предварительно нужно между выводами обратной земли и земли установить конденсатор на 10 микрофарад. Для запитки схемы используются скоростные транзисторы и мультивибраторы. Они подбираются опытным путем, т. к. их характеристики зависят от размера основания, видов провода и некоторых других особенностей конструкции. Для управления схемой можно использовать стандартная кнопка питания (ВКЛ – ВЫКЛ). Для более подробной информации рекомендуем просмотреть видео по генератору Стивена Марка в Xvid или TVrip-качестве.
Не менее нашумевшим открытием стал генератор Капанадзе. Этот бестопливный источник энергии был презентован в Грузии, сейчас он тестируется. Генератор позволяет добывать электричество из воздуха без использования сторонних ресурсов.
Фото — предположительная схема генератора Капанадзе
В основе его работы лежит катушка Теслы, которая расположена в специальном корпусе, накапливающем электроэнергию. В свободном доступе есть видео с конференции и опыты, но нет никаких документов, реально подтверждающих существование этого изобретения. Схема не разглашается.
Инженер-электроник Цзюнь Яо и микробиолог Дерек Лавли из университета Массачусетса в Амхерсте разработали устройство, способное генерировать электричество из воздуха, вернее, из влаги, которая в нем содержится, пишет Phys.org.
В качестве результата своих исследований ученые представили опытный образец — прототип Air-gen, как назвали они свое изобретение. Он непрерывно производил буквально из воздуха порядка 0,5 вольт.
Интересно, что 17 таких прототипов могли бы запитать мобильный телефон. Так что в ближайшее время мобильные устройства можно будет заряжать даже в пустыне Сахара, там, где не проведено электричество.
Прибор представляет собой пневматический генератор с электропроводящими белковыми нанопроводами толщиной менее десяти микрон. Вода конденсируется на верхней стороне устройства и вступает в реакцию с белками, разлагаясь на заряженные ионы. Заряды накапливаются, создают разницу потенциалов и вызывают направленное движение свободных электронов между двумя пластинками — то есть электрический ток.
Непрерывность процесса обеспечивают почвенные бактерии Geobacter, которые используют электричество для окисления и утилизации органических веществ и производят проводящие ток «нанонити» из белковых молекул.
Новая технология является экологически чистой, возобновляемой и недорогой. По словам разработчиков, она может генерировать электроэнергию даже там, где воздух обладает низкой влажностью. Air-gen не требует энергии солнца, воды или ветра и может быть эффективной даже во внутренних помещениях.
Ученые считают, что эта инновация может иметь большое значение для развития возобновляемых источников энергии. Вполне возможно, что пропитка стен краской, созданной по принципу Air-gen, согреет дом без применения традиционных источников тепла. Опыт может пригодиться также для работ по управлению климатом и в медицине.
Прошли новогодние праздники, отгорели гирляндами елки и пришли счета за электричество. Обогрев на основе электроконвекторов не перестает меня радовать общей стоимостью системы отопления загородного дома, но мысль о бесплатных киловатт-часах становится навязчивой. Поделюсь еще одной находкой из области очевидного и невероятного.
В этот раз электричество будем добывать непосредственно из воздуха. Про электростатические разряды все знают – если погладить пушистую кошку, а потом этой же рукой взяться за металлическую дверную ручку, то ударит током. Более интересный вариант – сняв шерстяной свитер, помыть руки водой из водопроводного крана. Она, оказывается, тоже бьется статическими разрядами! Но мы сегодня не об этом. Давайте упрощенно представим, как выглядит наша планета: твердая сфера – мы здесь, атмосфера – здесь летают птицы, ионосфера – здесь летают заряженные частицы.
Верхние слои атмосферы называют ионосферой не просто так – в ней очень много положительно заряженных частиц – ионов. Считается, что сама планета, в свою очередь, заряжена отрицательно. Отсюда и «заземление» — подключение отрицательного полюса в полярной электрической схеме к «земле».
Теперь, если представить нашу планету в виде сферического конденсатора (в вакууме), то получится, что он состоит из двух обкладок – положительно заряженной ионосферы и отрицательно заряженной поверхности земли. Атмосфера играет роль изолятора. Через атмосферу постоянно протекают ионные и конвективные токи утечки этого «конденсатора». Но, несмотря на это, разность потенциалов между «обкладками» не уменьшается. Мы по прежнему наблюдаем молнии, полярные сияния, да и ионов меньше не становится.
Это значит, что существует некий генератор, который постоянно подзаряжает эту систему. Таким генератором является магнитное поле Земли, которое вращается вместе с нашей планетой, и солнечный ветер, ионизирующий верхние слои атмосферы. Если каким-либо способом подключить к этому генератору полезную нагрузку, мы получим практически вечный и бесплатный источник электроэнергии.
Разность потенциалов атмосферы и земной поверхности может достигать от сотен до сотен тысяч вольт на разных высотах и в разное время года. Принципиальная схема «электростанции» в таком случае предельно проста: строим высокий столб-проводник (или поднимаем кабель аэростатом), хорошенько его заземляем и разрезаем у основания на нужной нам высоте. Верхняя часть столба будет иметь положительный заряд, нижняя- отрицательный. При помощи трансформаторов снижаем напряжение до нужных нам величин, попутно увеличив силу тока…и вроде как бы все. Включаем полезную нагрузку и радуемся.
Но в этой простоте и кроется вся хитрость. Проблема 1: высота проводника. Считается, что напряженность электрического поля планеты наиболее сильна у поверхности, т.е. на высоте 100-150 м. Выше строить сложно, хотя всегда есть аэростаты…Проблема 2, она же главная: чтобы по нашему проводнику пошел ток, т.е. движение электронов от отрицательного полюса к положительному, этот самый положительный полюс там должен быть. А если мы просто построим заземленный металлический столб, то электрическое поле в лице атмосферы его обойдет, «приняв» за новую точку поверхности земли. Таким образом, электроны, которые должны были бы двигаться снизу, от заземленной поверхности по проводнику вверх, к положительно заряженным ионам в атмосфере, этого делать не будут потому, что не смогут покинуть верхнюю часть проводника. Они останутся «запертыми» в нем, чем и обеспечится нейтральный заряд всей системы.
Грубо говоря, с металла (проводника) через воздух и в воздух ток просто так не проходит. Если совсем заумно, то есть такие штуки, как векторы напряженности электрического поля. Векторы напряженности поля проводника направлены вверх, а векторы напряженности эл. поля атмосферы направлены вниз. Они встречаются в верхней точке проводника и складываясь, компенсируют друг друга. Общий заряд системы нейтрален, однако на кончике проводника сконцентрирована наибольшая напряженность электрического поля.
Электроны не могут покинуть верхнюю точку проводника сами по себе, у них недостаточно энергии для того, чтобы покинуть проводник. Эта энергия называется работой выхода электрона из проводника и для большинства металлов она составляет менее 5 электронвольт, но даже ее пока взять неоткуда. А если помочь электронам покинуть проводник? Тогда все заработает – электроны будут подниматься вверх, захватываться электрическим полем и по проводнику пойдет ток. Нужно только постоянно помогать им в этом процессе. Весь фокус в устройстве, которое бы освобождало электроны из проводника в атмосферу и делало это постоянно.
Нам, получается, нужен трансформатор — проводник электронов в атмосферу. И такое чудо есть – катушки Тесла. Если избыточные электроны направлять в атмосферу при помощи коронных разрядов, или плазменной дуги или еще чего-то такого же плазменного, электроны будут покидать поверхность проводника и переходить в атмосферу по воздуху, еще как.
p align=»center»>
Совсем упрощенно – коронным разрядом на верхушке нашего столба мы соединим обкладки «кондесатора», плазменная дуга – тот самый проводник, которым можно соединить отрицательно заряженный металл заземленного проводника с положительно заряженной атмосферой…живой пример – молния, ударившая в громоотвод.
Электростанции-столбы с генераторами тесла на верхушках, уходящие на сотни метров в высоту – выглядит футуристично, технократично и канонично! Мне эта картинка так нравится, что я не буду портить ее расчетами и формулами. Любопытные все найдут сами. И на всякий случай – первооткрывателем стать не получится, технологию недавно запатентовали.
Ученые из Университета Массачусетса в Амхерсте разработали технологию, позволяющую вырабатывать электричество из атмосферной влаги с помощью природного белка. Это изобретение может сыграть значительную роль в развитии возобновляемой энергии, повлиять на процессы изменения климата и найти применение в медицине будущего.
Устройство, названное создателями Air-gen («работающий от воздуха генератор»), содержит токопроводящие белковые нановолокна, которые производит микроорганизм геобактер. Взаимодействие электродов и белковых нанопроводов аналогично тому, как электрический ток вырабатывается из испарений воды, содержащихся в атмосфере.
«Мы буквально создаем электричество из ничего, — объясняет изобретатель устройства Цзюнь Яо. — Air-gen вырабатывает чистую энергию в режиме 24/7. Это самый удивительный и вдохновляющий способ использования белковых наносетей из всех нам известных».
Действительно, технология абсолютно экологически чистая, возобновляемая и очень малозатратная. Ее можно применять даже в регионах с экстремально сухим климатом, вплоть до пустыни Сахара. Главное преимущество Air-gen перед другими формами «зеленой» энергии состоит в том, что устройство не зависит от наличия солнца или ветра и может работать даже в помещении. Все, что нужно для его функционирования, – это тонкая пленка из белковых нановолокон толщиной менее 10 микронов.
На первом этапе генератор Air-gen способен питать небольшие электронные устройстваПленка нанесена на один электрод, тогда как другой, маленький электрод расположен поверх материала. Белковая наносетка впитывает влагу из атмосферы, а сочетание ее химических свойств, электрической проводимости с порами между нанофрагментами создает условия для появления электрического тока между двумя электродами.
По словам изобретателей, мощности Air-gen сейчас хватит только для питания мелкой электроники, но вскоре она станет пригодна для коммерческого запуска. Тогда «панели» Air-gen найдут применение и заменят собой батарейки в мелких портативных устройствах, от смарт-часов до медицинских мониторов. Вполне возможно, что благодаря ему можно будет отказаться от привычной подзарядки сотовых телефонов.
«Конечная цель — создание крупномасштабных систем. Например, технология может быть включена в краску для стен, которая обеспечит энергией ваш дом. Или мы можем разработать портативные воздушные генераторы, которые производят электричество в местах без доступа к сети», — говорит Яо.
В дополнение к Air-gen лаборатория Яо разработала несколько других приложений с белковыми нанопроводами. По словам ученых, их открытие знаменует начало новой эры электронных устройств на основе белка.
Иванов А.Ю.
Кандидат технических наук, доцент
Статическое электричество и влажность воздуха.
Природа статического электричества такова, что оно возникает в основном либо при трении веществ друг о друга, либо при попадании микрочастиц вещества в мощное электрическое поле, которое генерирует на их поверхности электрические заряды.
Статическое электричество в промышленности и быту вызывает множество неудобств, приводит к ухудшению условий труда, снижению качества продукции и понижению производительности работы оборудования. Повышается пожароопасность, запылённость воздуха, так как статически заряженные частицы пыли плохо удаляются системой вентиляции. Статические заряды могут вызвать выход из строя элементов электронных устройств управления технологического оборудования. В полиграфии и текстильном производстве это слипание бумаги и пряжи, в покрасочном производстве и производстве изделий из пластмасс оседание пыли на поверхности, что приводит к понижению качества выпускаемой продукции, а в некоторых случаях и к неисправимому браку.
Существует много различных устройств помогающих бороться со статическим электричеством, но, как правило, все они работают в некоторой локальной зоне, не обеспечивая полной победы над электростатикой.
Однако существует способ эффективной борьбы с электростатикой – это повышение влажности воздуха в помещении. При относительной влажности воздуха более 70% электростатические процессы практически отсутствуют.
Влажный воздух имеет достаточную электропроводность, чтобы образующиеся электрические заряды стекали через него. Поэтому во влажной воздушной среде электростатических зарядов практически не образуется, и увлажнение воздуха является одним из наиболее простых и распространенных методов борьбы со статическим электричеством. При этом резко снижается уровень пылеобразования от используемых материалов. Стабилизируются технологические процессы, растёт производительность работы оборудования, улучшаются условия труда.
Для того чтобы обеспечить такой уровень влажности в промышленных помещениях используются системы увлажнения воздуха. Наиболее эффективными являются системы увлажнения, в которых воздух прогоняется через зону повышенной влажности. При этом происходит не только снятие статического электричества с частиц взвешенной пыли, но и набухание пыли с её последующим осаждением за счёт потери летучести (Мойка воздуха).
Данный эффект наблюдается практически во всех помещения, где наша компания устанавливала системы увлажнения воздуха. Сначала появляется «туман», но это не водяной туман, а частица пыли, которые набухают и становятся видимыми. Через некоторое время пыль оседает, воздух очищается, пылеобразование уменьшается, электростатика пропадает.
На рисунках показаны потолочные и настенные блоки увлажнения, применяемые для мойки воздуха и создания в помещениях оптимального климата.