A generátor a mechanikai energiát elektromos energiává alakítja át egy huzaltekercs mágneses térben történő forgatásával. Elektromos áram akkor is keletkezik, ha egy mozgó mágnes erővonalai metszik egy huzaltekercs menetét (jobb oldali kép). Az elektronok (kék golyók) a mágnes pozitív pólusa felé mozognak, a pozitív pólusról a negatív pólusra áramlik az elektromos áram. Amíg a mágneses erővonalak keresztezik a tekercset (vezetőt), addig a vezetőben elektromos áram indukálódik.
Hasonló elv működik akkor is, ha egy huzalkeretet egy mágneshez képest mozgatunk (jobb oldali távoli ábra), vagyis amikor a keret metszi a mágneses erővonalakat. Az indukált elektromos áram úgy folyik, hogy mezeje taszítja a mágnest, amikor a keret közeledik hozzá, és magához vonzza, amikor a keret elmozdul. Minden alkalommal, amikor a keret tájolását megváltoztatja a mágnes pólusaihoz képest, az elektromos áram is az ellenkező irányba változtatja irányát. Amíg a mechanikai energiaforrás forgatja a vezetőt (vagy mágneses mezőt), a generátor váltakozó elektromos áramot termel.
A generátor működési elve
A legegyszerűbb váltakozó áramú generátor egy álló mágnes pólusai között forgó huzalkeretből áll. A keret mindkét vége a saját csúszógyűrűjéhez csatlakozik, amely egy elektromosan vezető szénkefe mentén csúszik (kép a szöveg felett). Az indukált elektromos áram a belső csúszógyűrűbe áramlik, amikor a keret hozzá kapcsolódó fele áthalad a mágnes északi pólusán, és fordítva a külső csúszógyűrűbe, amikor a keret másik fele áthalad az északi póluson.
Háromfázisú generátor
A nagy váltóáram előállításának egyik legköltséghatékonyabb módja egyetlen mágnes használata, amely több tekercsen keresztül forog. Egy tipikus háromfázisú generátorban a három tekercs egyenlő távolságra van a mágnes tengelyétől. Mindegyik tekercs váltakozó áramot termel, amikor egy mágnes pólus elhalad mellette (jobb oldali kép).
Az elektromos áram irányának megváltoztatása
Ha egy mágnest egy huzaltekercsbe tolnak, az elektromos áramot indukál benne. Ez az áram hatására a galvanométer tűje eltér a nulla pozíciótól. Amikor a mágnest eltávolítják a tekercsről, az elektromos áram megfordítja az irányát, és a galvanométer tűje elmozdul a nulla pozícióból.
Váltakozó áram
A mágnes addig nem indukál elektromos áramot, amíg az erővonalai el nem kezdik keresztezni a huzalhurkot. Ha egy mágnespólust egy huzalhurokba tolnak, abban elektromos áram indukálódik. Ha a mágnes leáll, az elektromos áram (kék nyilak) is leáll (középső ábra). Amikor egy mágnest eltávolítanak egy huzalhurokból, elektromos áram indukálódik benne, amely az ellenkező irányba folyik.
Az ember által megtermelt áram elegendő lehet egy mobiltelefon feltöltéséhez. Neuronjaink állandó feszültség alatt vannak, az élet és a halál közötti különbséget az encephalogram elektromos hullámai határozzák meg.
Kezelés rájával
Egyszer az ókori Rómában, egy gazdag építész és egy törekvő orvos fia, Claudius Galen a Földközi-tenger partján sétált. És ekkor egy nagyon furcsa látvány tárult a szemébe – a közeli falvak két lakója sétált feléje, fejükre elektromos ráják kötözve! Így írja le a történelem a fizikoterápia élő elektromosság segítségével történő alkalmazásának első ismert esetét. A módszert Galenus is figyelembe vette, és ilyen szokatlan módon megmentette a gladiátorok sebei utáni fájdalomtól, sőt Mark Antonius császár hátfájását is meggyógyította, aki hamarosan személyes orvosává nevezte ki.
Ezt követően az ember nem egyszer találkozott az „élő elektromosság” megmagyarázhatatlan jelenségével. És a tapasztalatok nem mindig voltak pozitívak. Így egyszer, a nagy földrajzi felfedezések korszakában, az Amazonas partjainál, az európaiak találkoztak helyi elektromos angolnákkal, amelyek 550 voltos elektromos feszültséget generáltak a vízben. Jaj annak, aki véletlenül a háromméteres ölési zónába esett.
Villany mindenkiben
Ám a tudomány először fordított figyelmet az elektrofizikára, pontosabban az élő szervezetek villamosenergia-termelő képességére a 18. századi békacombokkal történt nagyon vicces eset után, amely egy viharos napon valahol Bolognában összerándulni kezdett az érintkezéstől. vassal. Luigi Galvatti bolognai professzor felesége, aki egy francia finomságért jött be a hentesboltba, meglátta ezt a szörnyű képet, és elmesélte férjének a környéken tomboló gonosz szellemeket. De Galvatti ezt tudományos szempontból vizsgálta, és 25 év kemény munka után megjelent a „Treatises on the Force of Electricity in Muscular Movement” című könyve. Ebben a tudós először kijelentette, hogy mindannyiunkban van elektromosság, és az idegek egyfajta „elektromos vezetékek”.
Hogyan működik
Hogyan termel áramot az ember? Ennek oka számos biokémiai folyamat, amely a sejtszinten megy végbe. Számos különböző vegyi anyag van jelen a szervezetünkben - oxigén, nátrium, kalcium, kálium és sok más. Egymással való reakcióik elektromos energiát termelnek. Például a „sejtlégzés” folyamatában, amikor a sejt vízből, szén-dioxidból stb. nyert energiát bocsát ki. Ezt viszont speciális, nagy energiájú kémiai vegyületekben rakják le, nevezzük ezeket „tárolóknak”, és ezt követően „szükség szerint” használják fel.
De ez csak egy példa – testünkben számos kémiai folyamat zajlik, amelyek elektromosságot termelnek. Minden ember egy igazi erőmű, és a mindennapi életben is használható.
Sok wattot termelünk?
Az emberi energia mint alternatív energiaforrás már régóta nem a sci-fi írók álma. Az embereknek nagy kilátásai vannak villamosenergia-termelőként, szinte bármilyen tevékenységünkből előállítható. Tehát egy lélegzetvételből 1 W-ot kaphatunk, és egy nyugodt lépés elég egy 60 W-os izzó áramellátásához, és elég lesz a telefon feltöltéséhez. Tehát az ember szó szerint maga is megoldhatja a problémát erőforrásokkal és alternatív energiaforrásokkal.
Már csak az van hátra, hogy megtanuljuk az olyan haszontalanul elpazarolt energiát átadni oda, ahol szükség van rá. A kutatóknak pedig már vannak javaslataik ezzel kapcsolatban. Így a piezoelektromosság hatását, amely mechanikai hatásból feszültséget kelt, aktívan tanulmányozzák. Ennek alapján 2011-ben ausztrál tudósok egy olyan számítógép modelljét javasolták, amelyet billentyűk lenyomásával töltenek. Koreában olyan telefont fejlesztenek, amelyet beszélgetésekből, azaz hanghullámokból töltenek majd, és a Georgia Institute of Technology tudósainak egy csoportja elkészítette a cink-oxidból készült „nanogenerátor” működő prototípusát, amely a beültetve az emberi testbe, és minden mozdulatunkból áramot generál.
De ez még nem minden: egyes városokban a napelemek támogatására a csúcsforgalomból, pontosabban a gyalogosok és az autók séta közben fellépő rezgésekből nyernek energiát, majd azt a város megvilágítására használják. Ezt az ötletet a Facility Architects cég londoni építészei javasolták. Azt mondják: „Csúcsidőben 34 000 ember halad át a Victoria pályaudvaron 60 perc alatt. Nem kell matematikai zseni ahhoz, hogy felismerje, hogy ha ezt az energiát ki tudjuk használni, akkor az valójában egy nagyon hasznos energiaforrást hozhat létre, amelyet jelenleg pazarolnak.” A japánok egyébként már forgókapukat használnak erre a tokiói metróban, amelyen naponta több százezer ember halad át. Hiszen a vasutak a Felkelő Nap országának fő közlekedési artériái.
"A halál hullámai"
Az élő elektromosság egyébként sok nagyon furcsa jelenség okozója, amit a tudomány máig képtelen megmagyarázni. Talán a leghíresebb közülük a „halálhullám”, amelynek felfedezése a lélek létezéséről és a „halálközeli élmény” természetéről folytatott vita új szakaszához vezetett, amelyről a klinikai halált átélt emberek néha beszámolnak. .
2009-ben az egyik amerikai kórházban kilenc haldoklóról vettek agyvelőfelvételt, akiket akkor már nem lehetett megmenteni. A kísérletet azért végezték, hogy feloldjanak egy régóta fennálló etikai vitát arról, hogy egy személy mikor halt meg igazán. Az eredmények szenzációsak voltak - a halál után minden alany agya, amelyet már meg kellett volna ölni, szó szerint felrobbant - hihetetlenül erős elektromos impulzusok robbantak fel benne, amilyet élő embernél még soha nem figyeltek meg. Két-három perccel a szívmegállás után jelentkeztek, és körülbelül három percig tartottak. Korábban patkányokon végeztek hasonló kísérleteket, amelyekben ugyanaz a dolog egy perccel a halál után kezdődött és 10 másodpercig tartott. A tudósok fatalista módon „halálhullámnak” nevezték ezt a jelenséget.
A „halálhullámok” tudományos magyarázata sok etikai kérdést vetett fel. Az egyik kísérletező, Dr. Lakhmir Chawla szerint az agyi aktivitás ilyen kitörései azzal magyarázhatók, hogy az oxigénhiány miatt a neuronok elveszítik az elektromos potenciált és kisülnek, és „lavinaszerű” impulzusokat bocsátanak ki. Az „élő” neuronok folyamatosan kis negatív feszültség alatt vannak - 70 minivolt, amelyet úgy tartanak fenn, hogy megszabadulnak a kívül maradó pozitív ionoktól. A halál után az egyensúly megbomlik, és a neuronok gyorsan megváltoztatják a polaritást „mínuszról” „pluszra”. Innen ered a „halálhullám”.
Ha ez az elmélet igaz, az agyvelőkép „halálhulláma” meghúzza azt a megfoghatatlan határvonalat élet és halál között. Ezt követően az idegsejt működése nem állítható helyre, a szervezet már nem lesz képes elektromos impulzusok fogadására. Más szóval, már nincs értelme az orvosoknak egy ember életéért küzdeni.
De mi van, ha a másik oldalról nézzük a problémát. Javasoljuk, hogy a „halálhullám” az agy utolsó kísérlete arra, hogy elektromos kisülést adjon a szívnek, hogy helyreállítsa működését. Ebben az esetben a „halálhullám” idején nem érdemes összefonni a karokat, inkább éljünk ezzel a lehetőséggel. Ezt mondja Lance-Becker újraélesztő orvos, a Pennsylvaniai Egyetemről, rámutatva arra, hogy voltak olyan esetek, amikor az ember „életre kelt” egy „hullám” után, ami azt jelenti, hogy az elektromos impulzusok erős hulláma az emberi testben, majd visszaesés, még nem tekinthető az utolsó küszöbnek.
Elektromos generátor– az autonóm erőmű egyik alkotóeleme, valamint sok más. Valójában ez a legfontosabb elem, amely nélkül az elektromos energia előállítása lehetetlen. Az elektromos generátor a forgási mechanikai energiát elektromos energiává alakítja. Működési elve az úgynevezett önindukció jelenségén alapul, amikor a mágneses erővonalakban mozgó vezetőben (tekercsben) elektromotoros erő (EMF) keletkezik, amely (a probléma jobb megértése érdekében) elektromos feszültségnek nevezzük (bár ez nem ugyanaz).
Az elektromos generátor alkatrészei egy mágneses rendszer (főleg elektromágneseket használnak) és egy vezetőrendszer (tekercs). Az első mágneses mezőt hoz létre, a második pedig, amely benne forog, elektromos mezővé alakítja. Ezenkívül a generátor feszültségeltávolító rendszerrel is rendelkezik (kommutátor és kefék, amelyek bizonyos módon kötik össze a tekercseket). Valójában összeköti a generátort az elektromos fogyasztókkal.
A legegyszerűbb kísérlet elvégzésével saját maga szerezhet áramot. Ehhez két különböző polaritású mágnest kell venni, vagy két különböző pólusú mágnest egymás felé fordítani, és közéjük keret formájában fémvezetőt kell helyezni. Csatlakoztasson egy kis (alacsony teljesítményű) izzót a végeihez. Ha elkezdi forgatni a keretet egyik vagy másik irányba, akkor a villanykörte világítani kezd, vagyis a keret végein elektromos feszültség jelenik meg, amelynek spirálján elektromos áram folyik. Ugyanez történik egy elektromos generátorban is, csak annyi a különbség, hogy az elektromos generátornak bonyolultabb elektromágnesrendszere és jóval bonyolultabb vezetőtekercse van, általában réz.
Az elektromos generátorok mind a hajtás típusában, mind a kimeneti feszültség típusában különböznek. A meghajtó típusa szerint, amely mozgásba hozza:
- Turbógenerátor – gőzturbina vagy gázturbinás motor hajtja. Főleg nagy (ipari) erőművekben használják.
- Hidrogenerátor – hidraulikus turbina hajtja. A folyó- és tengervíz mozgásával működő nagy erőművekben is használják.
- Szélgenerátor – szélenergia hajtja. Kis (magán) szélerőművekben és nagy ipari erőművekben egyaránt használják.
- A dízelgenerátort és a benzingenerátort dízel, illetve benzinmotor hajtja.
A kimeneti elektromos áram típusa szerint:
- DC generátorok - a kimenet egyenáram.
- Váltakozó áramú generátorok. Létezik egyfázisú és háromfázisú, egyfázisú, illetve háromfázisú váltakozó áramú kimenettel.
A különböző típusú generátorok saját tervezési jellemzőkkel és gyakorlatilag nem kompatibilis alkatrészekkel rendelkeznek. Csak az az általános elv egyesíti őket, hogy az egyik tekercsrendszernek a másikhoz vagy az állandó mágnesekhez viszonyított kölcsönös elforgatásával elektromágneses mezőt hoznak létre. Ezeknek a tulajdonságoknak köszönhetően csak szakképzett szakemberek javíthatják a generátorokat vagy azok egyes alkatrészeit.
A korlátozott fosszilis tüzelőanyagok problémájának megoldása érdekében a kutatók világszerte alternatív energiaforrások létrehozásán és kereskedelmi forgalomba hozatalán dolgoznak. És nem csak a jól ismert szélturbinákról és napelemekről beszélünk. A gáz és az olaj helyettesíthető algákból, vulkánokból és emberi lépésekből származó energiával. A Recycle kiválasztotta a jövő tíz legérdekesebb és legkörnyezetbarátabb energiaforrását.
Joule forgókapukból
Naponta több ezer ember halad át a pályaudvarok bejáratánál lévő forgókapukon. A világ számos kutatóközpontja egyszerre azzal az ötlettel állt elő, hogy az emberek áramlását innovatív energiatermelőként használják fel. A japán East Japan Railway Company cég úgy döntött, hogy a vasútállomásokon minden forgóajtót generátorral szerel fel. A telepítés a tokiói Shibuya negyed egyik vasútállomásán zajlik: a forgókapuk alatt a padlóba piezoelektromos elemeket építenek, amelyek a rálépő nyomásból és rezgésből áramot termelnek.
Egy másik „energia forgókapu” technológiát már alkalmaznak Kínában és Hollandiában. Ezekben az országokban a mérnökök úgy döntöttek, hogy nem a piezoelektromos elemek préselésének hatását, hanem a forgókerekes fogantyúk vagy a forgóajtó-ajtók toló hatását alkalmazzák. A holland Boon Edam cég koncepciója szerint a bevásárlóközpontok bejáratánál lévő szabványos ajtókat (amelyek általában fotocellás rendszerrel működnek és elkezdenek forogni) olyan ajtókra cserélik, amelyeket a látogatónak meg kell tolnia, és így áramot kell termelnie.
Ilyen generátorajtók már megjelentek a holland Natuurcafe La Port központban. Mindegyikük évente mintegy 4600 kilowattóra energiát termel, ami első pillantásra jelentéktelennek tűnhet, de jó példaként szolgál egy alternatív villamosenergia-termelési technológiára.
Az algák fűtik a házakat
Az algákat viszonylag nemrégiben kezdték alternatív energiaforrásnak tekinteni, de a technológia a szakértők szerint nagyon ígéretes. Elég, ha csak annyit mondunk, hogy 1 hektár algák által elfoglalt vízfelületből évente 150 ezer köbméter biogáz nyerhető. Ez megközelítőleg megegyezik egy kis kút által termelt gáz mennyiségével, és elegendő egy kis falu életéhez.
A zöld algák könnyen karbantarthatók, gyorsan szaporodnak, és számos olyan fajban előfordulnak, amelyek a napfény energiáját használják fel a fotoszintézis végrehajtására. Minden biomassza, legyen az cukor vagy zsír, átalakítható bioüzemanyaggá, leggyakrabban bioetanollá és biodízellé. Az algák ideális öko-üzemanyag, mert vízi környezetben növekszik és nem igényel földi erőforrásokat, rendkívül produktív és nem károsítja a környezetet.
A közgazdászok becslése szerint 2018-ra a tengeri mikroalgák biomassza feldolgozásából származó globális forgalom elérheti a 100 milliárd dollárt. Már vannak „alga” üzemanyagot használó projektek – például egy 15 lakásos épület Hamburgban, Németországban. A ház homlokzatát 129 algás akvárium borítja, amelyek a Bio Intelligent Quotient (BIQ) háznak nevezett épület fűtési és légkondicionálásának egyetlen energiaforrásaként szolgálnak.
Sebességrögök világítják meg az utcákat
Az úgynevezett „sebességmérőkkel” történő villamosenergia-termelés koncepcióját először az Egyesült Királyságban kezdték el megvalósítani, majd Bahreinben, és hamarosan a technológia Oroszországba is eljut.Az egész akkor kezdődött, amikor Peter Hughes brit feltaláló megalkotta az elektromos-kinetikus útrámpát autópályákhoz. A rámpa két fémlemezből áll, amelyek kissé az út fölé emelkednek. A lemezek alatt egy elektromos generátor található, amely áramot generál, amikor az autó áthalad a rámpán.
Az autó súlyától függően a rámpa 5 és 50 kilowatt közötti teljesítményt generálhat, amíg az autó áthalad a rámpán. Az ilyen rámpák akkumulátorként működnek, és árammal látják el a közlekedési lámpákat és a megvilágított útjelző táblákat. Az Egyesült Királyságban már több városban működik a technológia. A módszer kezdett elterjedni más országokban - például a kis Bahreinben.
A legcsodálatosabb az, hogy hasonlót lehet látni Oroszországban is. Egy tyumeni diák, Albert Brand ugyanezt a megoldást javasolta a közvilágításra a VUZPromExpo fórumán. A fejlesztő számításai szerint naponta 1000-1500 autó hajt át a városában található ráhajtókon. Egy autó „ütközése” egy elektromos generátorral felszerelt „sebességrohamon” körülbelül 20 watt elektromos áram keletkezik, ami nem károsítja a környezetet.
Több, mint a foci
Az Uncharted Play céget alapító Harvard-diplomások egy csoportja fejlesztette ki, a Soccket labda elegendő áramot tud termelni ahhoz, hogy egy LED-lámpát több órán keresztül tápláljon fél óra focizás alatt. Az aljzatot a nem biztonságos energiaforrások környezetbarát alternatívájának nevezik, amelyeket gyakran használnak az elmaradott országok lakosai.
A Soccket labda energiatárolójának elve meglehetősen egyszerű: a labda ütése során keletkező kinetikus energia egy apró, ingaszerű mechanizmusba kerül, amely egy generátort hajt meg. A generátor elektromos áramot termel, amely az akkumulátorban tárolódik. A tárolt energiát bármilyen kis elektromos készülék – például egy LED-es asztali lámpa – táplálására használhatjuk.
Az aljzat hat watt teljesítményű. Az energiatermelő labda már kivívta a világközösség elismerését: számos díjat kapott, a Clinton Global Initiative nagy dicséretben részesítette, és a híres TED konferencián is kapott elismerést.
A vulkánok rejtett energiája
A vulkáni energia fejlesztésének egyik fő fejlesztése az AltaRock Energy és a Davenport Newberry Holdings kezdeményező cégek amerikai kutatóié. A „kísérleti alany” egy szunnyadó vulkán volt Oregon államban. A sós vizet mélyen a kőzetekbe szivattyúzzák, amelyek hőmérséklete nagyon magas a bolygókéregben és a Föld legforróbb köpenyében jelenlévő radioaktív elemek bomlása miatt. Melegítéskor a víz gőzzé alakul, amelyet egy áramot termelő turbinába táplálnak.
Jelenleg csak két ilyen típusú kis erőmű működik - Franciaországban és Németországban. Ha az amerikai technológia beválik, akkor az US Geological Survey szerint a geotermikus energia képes biztosítani az országnak szükséges villamos energia 50%-át (ma a hozzájárulása mindössze 0,3%).
Izlandi kutatók 2009-ben egy másik módot javasoltak a vulkánok energiatermelésére. A vulkáni mélység közelében felfedeztek egy abnormálisan magas hőmérsékletű földalatti víztározót. A szuperforró víz valahol a folyadék és a gáz határán fekszik, és csak bizonyos hőmérsékleteken és nyomásokon létezik.
A tudósok valami hasonlót tudtak előállítani a laboratóriumban, de kiderült, hogy ilyen víz a természetben is megtalálható - a föld belsejében. Úgy tartják, hogy a „kritikus hőmérsékletű” vízből tízszer több energia nyerhető ki, mint a klasszikus módon felforralt vízből.
Az emberi hőből származó energia
A hőmérséklet-különbségen működő termoelektromos generátorok elve régóta ismert. A technológia azonban csak néhány évvel ezelőtt kezdte lehetővé tenni az emberi testhő energiaforrásként való felhasználását. A Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) kutatócsoportja rugalmas üveglapba épített generátort fejlesztett ki.
T Ez a kütyü lehetővé teszi a fitnesz karkötők feltöltését emberi kéz melegéből – például futás közben, amikor a test nagyon felforrósodik, és ellentétben áll a környezeti hőmérséklettel. A 10 x 10 centiméteres koreai generátor körülbelül 40 milliwatt energiát tud előállítani 31 Celsius fokos bőrhőmérséklet mellett.
Hasonló technológiát vett alapul a fiatal Ann Makosinski, aki feltalált egy zseblámpát, amely a levegő és az emberi test hőmérséklet-különbségéből tölt. A hatást négy Peltier-elem felhasználásával magyarázzák: jellemzőjük, hogy az egyik oldalon fűtve, a másikon hűtve elektromosságot tudnak termelni.
Ennek eredményeként Ann zseblámpája meglehetősen erős fényt bocsát ki, de nem igényel újratölthető elemeket. Ahhoz, hogy működjön, mindössze öt fokos hőmérséklet-különbségre van szükség az ember tenyerének melegítési foka és a szoba hőmérséklete között.
Az intelligens járdalapok lépései
A forgalmas utcák bármelyik pontja napi 50 000 lépést tesz ki. A gyalogos forgalom felhasználásának gondolatát a lépések hasznos energiává alakítására Lawrence Kemball-Cook, az Egyesült Királyság Pavegen Systems Ltd. igazgatója által kifejlesztett termékben valósította meg. Egy mérnök olyan járólapokat hozott létre, amelyek a gyalogosok mozgási energiájából termelnek áramot.
Az innovatív csempében lévő eszköz rugalmas, vízálló anyagból készült, amely nyomás hatására körülbelül öt millimétert meghajlik. Ez viszont energiát hoz létre, amelyet a mechanizmus elektromos árammá alakít át. A felhalmozott wattokat vagy lítium-polimer akkumulátorban tárolják, vagy közvetlenül használják buszmegállók, kirakatok és táblák megvilágítására.
Maga a Pavegen csempe teljesen környezetbarátnak számít: teste speciális rozsdamentes acélból és alacsony széntartalmú újrahasznosított polimerből készül. A felső felület használt gumiabroncsokból készült, így a csempék tartósak és nagyon kopásállóak.
A 2012-es londoni nyári olimpiai játékok során számos turistautcára csempét raktak le. Két hét alatt 20 millió joule energiát sikerült megszerezniük. Ez több mint elég volt a brit főváros közvilágításának működtetéséhez.
Kerékpártöltő okostelefonok
A lejátszó, a telefon vagy a táblagép újratöltéséhez nem szükséges, hogy kéznél legyen a konnektor. Néha nincs más dolgod, mint pörgetni a pedálokat. Így az amerikai Cycle Atom cég kiadott egy olyan eszközt, amely lehetővé teszi a külső akkumulátor töltését kerékpározás közben, majd a mobileszközök újratöltését.
A Siva Cycle Atom nevű termék egy könnyű kerékpár generátor lítium akkumulátorral, amelyet szinte minden USB-porttal rendelkező mobileszköz táplálására terveztek. Ez a mini generátor percek alatt felszerelhető a legtöbb hagyományos kerékpárvázra. Maga az akkumulátor könnyen eltávolítható a kütyük későbbi töltéséhez. A felhasználó sportol és pedáloz – néhány óra múlva pedig már 100 centre terhelik az okostelefonját.
A Nokia pedig a nagyközönségnek is bemutatott egy olyan kütyüt, amely kerékpárra rögzíthető, és lehetővé teszi, hogy a pedálozást környezetbarát energiatermeléssé alakítsa át. A Nokia kerékpártöltő készlet egy dinamót, egy kis elektromos generátort tartalmaz, amely a kerékpár kerekeinek forgásából származó energiát használja fel a telefon töltésére a legtöbb Nokia telefonban megtalálható szabványos 2 mm-es jack csatlakozón keresztül.
A szennyvíz előnyei
Minden nagyváros naponta óriási mennyiségű szennyvizet enged a nyílt víztestekbe, szennyezve az ökoszisztémát. Úgy tűnik, hogy a szennyvízzel mérgezett víz már nem lehet hasznos senki számára, de ez nem így van - a tudósok felfedezték az üzemanyagcellák létrehozásának módját.
Az ötlet egyik úttörője a Pennsylvaniai Állami Egyetem professzora, Bruce Logan volt. Az általános koncepciót egy nem szakember számára nagyon nehéz megérteni, és két pillérre épül - a bakteriális üzemanyagcellák használatára és az úgynevezett fordított elektrodialízis telepítésére. A baktériumok oxidálják a szennyvízben lévő szerves anyagokat, és a folyamat során elektronokat termelnek, elektromos áramot hozva létre.
Szinte bármilyen típusú szerves hulladék felhasználható elektromos áram előállítására – nem csak szennyvíz, hanem állati eredetű hulladék, valamint bor-, sör- és tejipar melléktermékei is. Ami a fordított elektrodialízist illeti, itt elektromos generátorok működnek, amelyeket membránok osztanak fel cellákra, és két keveredő folyadékáram sótartalmának különbségéből nyerik ki az energiát.
"Papír" energia
A Sony japán elektronikai gyártó kifejlesztett és a tokiói zöld termékek kiállításán bemutatott egy biogenerátort, amely finomra vágott papírból képes elektromos áramot termelni. Az eljárás lényege a következő: a cellulóz izolálásához (ez a zöld növényekben található glükózcukor hosszú lánca) hullámkartonra van szükség.
A lánc enzimek segítségével megszakad, a keletkező glükózt pedig egy másik enzimcsoport dolgozza fel, melynek segítségével hidrogénionok és szabad elektronok szabadulnak fel. Az elektronokat egy külső áramkörön keresztül küldik elektromos áram előállítására. Feltételezzük, hogy egy ilyen berendezés egy 210 x 297 mm méretű papírlap feldolgozásakor körülbelül 18 W-ot termel óránként (körülbelül ugyanannyi energiát termel 6 AA elem).
A módszer környezetbarát: egy ilyen „akkumulátor” fontos előnye a fémek és a káros kémiai vegyületek hiánya. Bár jelenleg a technológia még messze van a kereskedelmi forgalomba kerüléstől: a megtermelt elektromosság meglehetősen kicsi - ez csak a kis hordozható kütyük táplálására elegendő.
Naponta több tucatszor fel- és lekapcsolva a villanyt és a háztartási gépeket használva nem is gondolunk bele, honnan jön az áram és mi a természete. Nyilvánvaló persze, hogy az elektromos vezetékek mentén ( erővonal) a legközelebbi erőműből származik, de ez egy nagyon korlátozott nézet a minket körülvevő világról. De ha a villamosenergia-termelés a világon legalább pár napra leáll, a halálos áldozatok számát százmilliókban mérik.
Hogyan jön létre az áram?
A fizika tantárgyból tudjuk, hogy:
- Minden anyag atomokból, apró részecskékből áll.
- Az elektronok az atommag körül keringenek, és negatív töltéssel rendelkeznek.
- Az atommag pozitív töltésű protonokat tartalmaz.
- Normális esetben ez a rendszer egyensúlyi állapotban van.
De ha legalább egy atom csak egy elektront veszít:
- Töltése pozitív lesz.
- A pozitív töltésű atom a töltéskülönbség miatt elkezd magához vonzani az elektront.
- Ahhoz, hogy megszerezze a hiányzó elektront, „ki kell tépnie” valaki pályájáról.
- Ennek eredményeként egy másik atom pozitív töltésű lesz, és minden megismétlődik, az első ponttól kezdve.
- Az ilyen ciklikusság elektromos áramkör kialakulásához és az áram lineáris terjedéséhez vezet.
A magfizika szempontjából tehát minden rendkívül egyszerű, az atom megpróbálja megszerezni azt, amiből leginkább hiányzik, és így kiváltja a reakció megindulását .
Az elektromosság "aranykora".
Az ember viszonylag nemrégiben adaptálta az Univerzum törvényeit igényeihez. És ez körülbelül két évszázaddal ezelőtt történt, amikor egy feltaláló nevezett Volt kifejlesztette az első akkumulátort, amely képes hosszú ideig fenntartani a megfelelő teljesítményt.
Az áram saját javára történő felhasználására tett kísérleteknek ősi története van. A régészeti feltárások kimutatták, hogy már a római szentélyekben, majd az első keresztény templomokban is voltak kézműves rézből készült „elemek”, amelyek minimális feszültséget biztosítottak. Egy ilyen rendszert az oltárhoz vagy annak kerítéséhez kötöttek, és amint a hívő hozzáért az építményhez, azonnal megkapta „ isteni szikra" Ez inkább egy kézműves találmánya, mint elterjedt gyakorlat, de mindenesetre érdekes tény.
A huszadik század lett az elektromosság virágkora:
- Nemcsak új típusú generátorok és akkumulátorok jelentek meg, hanem egyedi koncepciókat is kidolgoztak ennek az energiának a kinyerésére.
- Az elmúlt évtizedek során az elektromos készülékek a bolygó minden emberének életének szerves részévé váltak.
- Nincsenek országok, kivéve a legkevésbé fejletteket, ahol erőművekés végrehajtották távvezetékek.
- Minden további előrelépés az elektromosság és az abból működő eszközök képességein alapult.
- A számítógépesítés korszaka függővé tette az embereket az áramtól, a szó szó szoros értelmében.
Hogyan szerezzünk áramot?
Kicsit naivitás egy olyan embert drogosnak képzelni, akinek rendszeresen szüksége van egy „életadó adag áramra”, de próbálja meg teljesen elzárni az áramot otthonában, és legalább egy napig békésen élni. A kétségbeesés eszébe juttathatja az áramkivétel eredeti módszereit. A gyakorlatban ez senkinek nem lesz hasznos, de talán egy pár Volt megmenti valaki életét, vagy segít lenyűgözni egy gyereket:
- Lemerült elem Dörzsölheti a telefont a ruhákon, a farmer vagy egy gyapjú pulóver megteszi. A statikus elektromosság nem tart sokáig, de legalább van valami.
- Ha van a közelben tengervíz, két tégelybe vagy pohárba töltheted, rézhuzallal összekötheted, mindkét végét fóliával becsomagolva. Természetesen mindehhez a sós vízen kívül edényekre, rézre és fóliára is szükség lesz. Nem a legjobb megoldás extrém helyzetekre.
- Sokkal reálisabb a jelenlét vasszögés egy kis rézkészüléket. Két fémdarabot kell használni anódként és katódként - egy szöget a legközelebbi fában, rezet a földben. Húzza meg bármelyik menetet közöttük; az egyszerű kialakítás körülbelül egy voltot ad.
- Ha használ értékes fémek- arany és ezüst, nagyobb feszültség érhető el.
Hogyan spóroljunk árammal?
Az energiamegtakarításnak különböző okai lehetnek – a környezet megóvása, a havi számlák csökkentésére irányuló törekvés vagy valami más. De a módszerek mindig megközelítőleg ugyanazok:
Nem kell mindig erősen korlátoznia magát valamiben a költségek csökkentése érdekében. Van még egy jó tipp: húzza ki az összes készüléket, amíg nem használja őket.
A hűtőszekrény természetesen nem számít. A berendezés még „készenléti” üzemmódban is fogyaszt bizonyos mennyiségű áramot. De ha csak egy pillanatra is belegondolsz, arra a következtetésre juthatsz, hogy a nap nagy részében nincs szükséged szinte minden eszközre. És egész idő alatt ők égesse tovább az áramot .
A modern technológiák célja a villamosenergia-fogyasztás általános szintjének csökkentése is. Mit érnek legalább? energiatakarékos izzók, amely ötszörösére csökkentheti a szoba megvilágításának költségeit. Vadnak és abszurdnak tűnhet az a tanács, hogy éljünk „napóra” mellett, de már régóta bebizonyosodott, hogy a mesterséges világítás növeli a depresszió kialakulásának kockázatát.
Hogyan keletkezik az elektromosság?
Ha mélyebben belemélyed a tudományos részletekbe:
- Az áram az elektron elvesztése miatt jelenik meg az atom által.
- A pozitív töltésű atomok vonzzák a negatív töltésű részecskéket.
- Egy másik atom elveszíti elektronjait a pályáról, és a történelem ismét megismétli önmagát.
- Ez magyarázza az áram irányított mozgását és a terjedési vektor jelenlétét.
De úgy általában villamos energiát erőművek termelnek. Vagy tüzelőanyagot égetnek el, vagy az atomok felhasadásának energiáját használják fel, és talán még természetes elemeket is felhasználnak. Napelemekről, szélturbinákról és állami kerületi erőművekről beszélünk.
A keletkező mechanikai vagy hőenergiát generátor segítségével árammá alakítják. Felhalmozódik az akkumulátorokban, és elektromos vezetékeken keresztül minden otthonba eljut.
Ma már nem szükséges tudni, honnan származik az elektromosság, hogy élvezhessük az általa nyújtott összes előnyt. Az emberek már régóta eltávolodtak a dolgok eredeti lényegétől, és lassan kezdenek megfeledkezni róla.
Videó: honnan származik az áramunk?
Ebből a videóból jól látható lesz az áram útja az erőműtől hozzánk, honnan jön és hogyan jut be otthonunkba: