האם יבוא עידן חדש של אנרגיה? חשמל ללא מכוניות. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

האם יבוא עידן חדש של אנרגיה? חשמל ללא מכוניות. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מקורות אנרגיה חלופיים

בתחילת המאה הקודמת, ממציאים ומדענים כבר היו מודעים היטב ליתרונות שהשימוש הנרחב בחשמל יכול לספק. עם זאת, במשך זמן רב לא היו דרכים להשיג אותו בזול בכמות מספקת. אבל בשנת 1821 גילה המדען הגרמני סיבק תופעה מוזרה.

אם לוקחים מעגל סגור של שני מוליכים לא דומים המולחמים יחד ומחממים צומת אחד ומצננים את השני, אז ייווצר זרם במעגל. במכשיר הפשוט והמפתיע הזה (הם קראו לו תרמו-אלמנט), אנרגיה תרמית מומרת ישירות לאנרגיה חשמלית.

האם יגיע עידן אנרגיה חדש? חשמל ללא מכוניות

בתא הגלווני, הידוע הרבה לפני כן, התקבלה אנרגיה על ידי המסת המתכת שבאלקטרוליט. החומרים הללו יקרים למדי, וגם האנרגיה לא הייתה זולה. הצמד התרמי זה עניין אחר. הוא עצמו אינו נצרך, והדלק די נגיש. יתר על כן, ניתן לחמם את הצמתים שלו עם כל דבר: שמש, חום געשי, מוצרי בעירה שעפים דרך צינור הכיריים וכו'.

האם יגיע עידן אנרגיה חדש? חשמל ללא מכוניות

בואו נסתכל מקרוב על כמה מהמאפיינים שלו. תרמו-אלמנט בודד מפתח EMF קטן - עשיריות, מאיות וולט. עם זאת, ההתנגדות הפנימית שלו קטנה מאוד, ומכאן שהזרם שנוצר יכול להיות גבוה מאוד.

ניסוי יפה שכזה ידוע מזמן. אלקטרומגנט עם ליבת ברזל ופיתול המורכב מ... סיבוב אחד. אבל הסליל הוא סוגר נחושת בעובי אצבע שנסגר על ידי מגשר ביסמוט מולחם. אנחנו מחממים קצה אחד של הצומת עם מבער מעבדה רגיל, ומצננים את השני במים. נוצר זרם של אלפי אמפר, והמגנט (בסיבוב אחד!) מחזיק את הברזל היצוק של סבתא.

האם יגיע עידן אנרגיה חדש? חשמל ללא מכוניות

EMF נמוך הוא לא בעיה תרמו-אלמנטים מחוברים בקלות לתוך סוללה עם חיבור סדרה של מאות או אלפי מקורות. זה נראה כמו אקורדיון העשוי מרצועות מתחלפות של שתי מתכות. הזרם הגבוה במתח מתון של 2-3 וולט היה אידיאלי לשימוש בסדנאות ציפוי קטנות. הוא הופק על ידי גנרטורים תרמו-אלקטריים, המזכירים תנור קטן בוער עצים, פחם או גז.

הם שימשו בעלי מלאכה בתחילת המאה. היו ניסיונות לפתור בעיות גדולות יותר. לדוגמה, בסוף שנות ה-80 של המאה הקודמת בפריז, קלואה בנה גנרטור תרמו-אלקטרי שסיפק אנרגיה ל-80 "נרות" של יבלוצ'קוב. יעילות המתקנים של אז לא עלתה על 0.3%. זה נראה מעט מאוד, אבל כל החום האבוד יכול לשמש לחימום הבית, חימום מים או בישול אוכל. הוצעו גם תנורי חימום עם גנרטורים תרמו-אלקטריים מובנים. זה מוזר כי ההתקנה שלהם בשום אופן לא מגדילה את צריכת הדלק לחימום. אחרי הכל, חשמל, אם הוא נצרך באותו חדר, יהפוך שוב לחום!

ההיסטוריה קבעה אחרת. חשמל התברר הרבה יותר משתלם לייצור בתחנות כוח ולחלוקה מרכזית לצרכנים. אפילו במאה הקודמת, היעילות של תחנות כוח הייתה גבוהה פי עשרות מונים מזו של תרמו-אלמנטים. עם זאת, הפשטות האלגנטית, האמינות שנגרמה על ידי היעדר חלקים נעים, הקסימה רבים. ניסיונות להגביר את היעילות ללא חדירה עמוקה לתיאוריה לא הובילו להצלחה רצינית. EMF נוצר כתוצאה מחימום רגלי התרמו-אלמנט, אך במקביל נוצרת גם זרימת חום טפילית, הזורמת ללא תועלת מהצומת החמה לקרה. בניסיון להשתמש בו, הם החלו להרכיב אשדים של תרמו-אלמנטים, שבהם הצומת הקר יותר של אחד מחמם את הצומת החם של השני. הטמפרטורה של הצמתים החמים בכל שכבה של המפל יורדת. עם זאת, על ידי בחירת חומרים שעובדים בצורה הטובה ביותר בטווח טמפרטורות נתון, ניתן להגדיל משמעותית את היעילות של המערכת כולה.

יש אפשרות נוספת. זה נקרא התאוששות חום. בואו נכוון את זרימת האוויר לאורך המפל התרמו-אלקטרי מהקצה הקר אל הקצה החם. במקביל, הוא יקבל חלק מהחום שזורם דרכם מהיסודות ויתחמם. לאחר מכן, נכוון את האוויר החם לתא האש ונחסוך חלק מהדלק. כל ההליך הזה שווה ערך להפחתת המוליכות התרמית של חומרים תרמו-אלמנטים, וזה יהיה מועיל רק אם חלק מוגדר בהחלט מהחום יוסר מכל אלמנט. עם זאת, התחדשות מורגשת רק כאשר התרמו-אלמנטים עצמם הכלולים במפל הם מושלמים מספיק.

בשנות השלושים בוצעה בארצנו עבודה תיאורטית בתחום התרמו-חשמל באינטנסיביות במיוחד. הם אומרים שאין דבר מעשי יותר מתאוריה טובה. האקדמאי A.F. Ioff יצר תיאוריה חדשה של תהליכים המתרחשים במוצקים. כמה מדענים בעלי מוניטין לקחו אותו בעוינות וכינו אותו "תת המודע הקוונטי-מכני". אבל בשנת 30, על סמך ממצאיו, ניתן היה להגדיל את היעילות של התרמו-אלמנט פי 1940. זה קרה עקב החלפת מתכות במוליכים למחצה - חומרים בעלי thermoEMF גבוה יותר ומוליכות תרמית נמוכה.

בתחילת המלחמה נוצר במעבדה של איופה "דוד פרטיזנים" - גנרטור תרמואלקטרי להפעלת תחנות רדיו ניידות. זה היה סיר עם צמדים תרמיים הממוקמים בחלק החיצוני של התחתית. המפרקים הדליקים שלהם היו באש האש, והקרים, המחוברים לתחתית הסיר, צוננו במים שנשפכו לתוכו.

האם יגיע עידן אנרגיה חדש? חשמל ללא מכוניות

בחירה קפדנית של חומרים ושימוש בהתחדשות אפשרו כעת להגביר את היעילות של התרמו-אלמנט ל-15%. בתחילת המאה, לתחנות כוח קונבנציונליות הייתה יעילות זו, אך כעת היא גדלה יותר מפי שלושה. כרגע אין מקום לתרמו-אלמנט במגזר האנרגיה בקנה מידה גדול. אבל יש גם אנרגיה קטנה. נדרשים כמה עשרות וואט כדי להפעיל תחנת ממסר רדיו על פסגת הר או מצוף איתות ימי. יש גם מקומות נידחים שבהם חיים אנשים שדורשים חשמל וחום. במקרים כאלה משתמשים באלמנטים תרמויים המחוממים על ידי גז או דלק נוזלי. חשוב במיוחד שניתן למקם את המכשירים הללו בבונקר תת קרקעי קטן ולהשאיר אותם ללא השגחה, רק פעם בשנה או לעתים רחוקות יותר כדי לחדש את אספקת הדלק. בשל ההספק הנמוך, הצריכה שלו בכל יעילות מתבררת כמקובלת וחוץ מזה... אין ברירה.

רופאים מצאו יישום מעניין עבור גנרטורים תרמו-אלקטריים. במשך יותר משני עשורים, אלפי אנשים לובשים קוצב לב מושתל מתחת לעור. מקור האנרגיה עבורו הוא סוללה זעירה (בגודל אצבעון) של מאות צמדים תרמיים המחוברים בסדרה, מחוממים על ידי ריקבון של איזוטופ לא מזיק. פעולה פשוטה להחלפתו מתבצעת כל 5-10 שנים.

ביפן מייצרים שעונים אלקטרוניים המופעלים על ידי תרמו-אלמנט מחום היד.

לאחרונה הודיעה חברה איטלקית על תחילת העבודה על מכונית חשמלית עם גנרטור תרמו-אלקטרי. מקור זרם זה קל בהרבה מסוללות, כך שהקילומטראז' של מכונית תרמו-חשמלית יהיה לא פחות מזה של מכונית קונבנציונלית. (זכור כי מכוניות חשמליות מסוגלות לנסוע 150 ק"מ בטעינה אחת.) מאמינים שבאמצעות טריקים שונים ניתן להפוך את צריכת הדלק למקובלת. היתרונות העיקריים של הצוות החדש הם פליטה בלתי מזיקה לחלוטין, תנועה שקטה, שימוש בדלק הנוזלי (ואולי המוצק) הזול ביותר ואמינות גבוהה מאוד.

בשנות ה-30, העבודה על תרמו-אלמנטים שבוצעה בארצנו הייתה ידועה. זו כנראה הסיבה שהסופר ג' אדמוב תיאר ברומן שלו "סוד שני אוקיינוסים" את צוללת פיוניר, שקיבלה אנרגיה מכבלי סוללה. זה מה שהוא כינה גנרטורים תרמו-אלקטריים העשויים בצורה של כבלים ארוכים. הצמתים החמים שלהם, בעזרת מצוף, עלו לשכבות העליונות של האוקיינוס, שם הטמפרטורה מגיעה ל-20-25 מעלות צלזיוס, והקרים צוננים על ידי מי ים עמוקים בטמפרטורה של 1-2 מעלות צלזיוס. אז "החלוץ" הפנטסטי הוא סירה שמסוגלת לתת מאה נקודות קדימה לאלו הגרעיניות הנוכחיות, הטעינה את הסוללות שלי.

זה אמיתי? אין דיווחים על ניסויים ישירים מהסוג הזה בעיתונות. עם זאת, משהו מעניין קרה. נוצר גנרטור תרמו-אלקטרי של 1000 קילוואט, המפיק אנרגיה מחום של מעיינות תת-קרקעיים חמים. הפרש הטמפרטורות בין הצמתים החמים והקרים הוא 23 מעלות צלזיוס, כמו באוקיינוס, המשקל הסגולי הוא 6 ק"ג ל-1 קילוואט - נמוך בהרבה מזה של תחנות הכוח של צוללות קונבנציונליות. האם אנחנו על סף מהפכת אנרגיה חדשה, עידן חדש של חשמל?

מחבר: A. Saveliev

ראה מאמרים אחרים סעיף מקורות אנרגיה חלופיים.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

ננו חיישן תת עורי 07.11.2013

תחמוצת החנקן (NO) היא אחת המולקולות החשובות ביותר בתאים חיים. הוא אחראי על העברת אותות בתוך ובין תאים, ומתאם את עבודת המערכת החיסונית. לתאי סרטן רבים יש רמות חריגות של תחמוצת החנקן, אבל מדענים לא יודעים בדיוק איך הגז הזה עובד. לכן, לדבריהם, תפקידה של תחמוצת החנקן בהתקדמות הסרטן שנוי במחלוקת מאוד, ומדענים זקוקים לכלים חדשים כדי להבין את התהליך.

חוקרים מהמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס פיתחו כלי חדש למדידת רמות תחמוצת החנקן בגוף בזמן אמת. החיישן שתוכנן על ידי מהנדסים יכול להיות מושתל בגוף (מתחת לעור) במשך יותר משנה ולשלוט בתהליך הדלקת - התהליך שבמהלכו נוצר NO.

עבודה זו היא ההוכחה הראשונה לכך שניתן להשתמש בחיישני ננו ישירות בגוף למשך תקופה ממושכת. חיישנים העשויים מננו-צינוריות פחמן צפויים לשמש, בין היתר, לזיהוי מולקולות אחרות, כמו גלוקוז. כבר עכשיו צוות חוקרים עובד על חיישן לחולי סוכרת שיעקוב אחר רמות הסוכר והאינסולין ללא צורך בנטילת דגימות דם.

ננו-צינוריות פחמן בעובי ננומטר אחד, מדענים רואים בהבטחה לייצור חיישנים. חוקרים במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס פיתחו לאחרונה חיישני צינור פחמן למולקולות שונות, כולל מי חמצן וסארין. חיישנים כאלה משתמשים בקרינה של ננו-צינוריות פחמן: כאשר ננו-צינורית נקשרת למולקולה מסוימת, היא זוהרת בהירה יותר או עמומה יותר.

בעבודה החדשה, החוקרים שינו את הננו-צינור כדי ליצור שני סוגים שונים של חיישנים: האחד להחדרה לזרם הדם לניטור קצר טווח, והשני להשתלה ארוכת טווח מתחת לעור.

כדי לשפר את ביצועי החיישן, מדענים השתמשו בפולימר תואם ביולוגי (פוליאתילן גליקול), המונע מחלקיקים להיצמד זה לזה בזרם הדם. ניסויים בעכברים הראו שבמקרה זה, החלקיקים יכולים לעבור דרך הריאות והלב מבלי לגרום נזק. רוב החלקיקים מצטברים בכבד, שם הם משמשים לניטור רמות NO. יחד עם זאת, החוקרים מציינים כי עד כה הם חקרו רק את הכבד, אך כעת הם רואים שהחלקיקים נשארים בדם. המשמעות היא שאפשר לחקור אזורים שונים בגוף בעזרת ננו-חלקיקים.

החיישן למגורים לטווח ארוך בגוף מורכב מננו-צינוריות המוטבעות בג'ל אלגינט (פולימר שמקורו באצות). לאחר השתלה מתחת לעור של עכברים, הג'ל נשאר במקומו ותפקד במשך 400 ימים. אבל החוקרים מציעים שניתן להאריך את חיי החיישן. בעתיד, חיישן כזה יהיה שימושי לניטור סרטן או מחלות דלקתיות אחרות, ולזיהוי תגובות חיסוניות בחולים עם ירכיים מלאכותיות או מכשירים מושתלים אחרים.

מדענים עובדים כעת על התאמת טכנולוגיה זו לזיהוי גלוקוז. ההנחה היא שננו-צינורות יחליפו חיישנים אלקטרוכימיים למדידת רמות הסוכר בדם, שאינם פועלים לאורך זמן, וגם יגבירו את הסיכון לזיהום עקב חדירת האלקטרודה מתחת לעור. אבל החיישן החדש יקבע את רמת הסוכר בזמן אמת, ומשאבת האינסולין המחוברת אליו תספק את ההורמון בכמות הנכונה.

עוד חדשות מעניינות:

▪ רוסיה יוצרת את תיבת נח

▪ מנוע סילון סירה על מים חיצוניים

▪ תצוגה לעיוורים

▪ מכשיר לייזר המייצר חלקיקים בעלי מסה שלילית

▪ VL6180X - חיישן מרחק, אור ומחוות

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ מדור טלפוניה באתר. מבחר מאמרים

▪ מאמר מקדחה-מרטש חשמלי. ציור, תיאור

▪ מאמר מהי הזיה? תשובה מפורטת

▪ מאמר Ferula מסטיק. אגדות, טיפוח, שיטות יישום

▪ מאמר מורנט חום עבור דברים אבץ. מתכונים וטיפים פשוטים

▪ מאמר רדיו סופר-מבחן. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר