Как получить электричество из раскалённого металла?
Можно ли запасать энергию, разогрев вещество до очень высокой температуры – порядка 2000°C? Каковы были бы преимущества такой технологии? И какие проблемы стоят на пути её разработки? Ответы на эти жгучие вопросы пытаются найти учёные из этой металлургической лаборатории в Норвегии.
Необходима тщательная подготовка при работе с жидким сплавом, нагретым до 1700°C. Учёные, занятые в этом европейском исследовательском проекте, стремятся выяснить, можно ли получать электричество из тепловой энергии, когда металл раскалён до столь высоких температур. В данном опыте используется железо с добавками кремния и бора.
Учёный-материаловед Мерет Тангстад из Норвежского научно-технического университета поясняет:
– Мы начали с тех материалов, у которых наибольшая разница в энергии в жидком и твёрдом состоянии. Это, пожалуй, главный эффект, который мы изучаем. Он важен, потому что позволит нам запасать очень большую энергию в очень маленьких объёмах.
При таких температурах процесс теплопередачи смещается от проводимости или конвекции к излучению. Но процедура должна быть предельно эффективной, надёжной, стабильной и безопасной, чтобы исключить несчастные случаи, технические сбои и потери энергии. Поэтому необходимо вести мониторинг в реальном времени.
– При высоких температурах всё реагирует со всем, – говорит Наталия Собчак из Польского исследовательского литейного института. – И каждая из этих реакций может вызвать огромные изменения свойств контейнера, он даже может треснуть. В идеале мы ищем условия, которые гарантировали бы контролируемые химические реакции в процессе плавления.
Здесь, в Мадриде, ведутся дополнительные исследования по разработке первых готовых к использованию систем. Учёные рассчитывают, что их работа вскоре позволит создать недорогую тепловую электростанцию, где энергия, полученная из устойчивых источников, будет храниться в системах скрытого накопления тепловой энергии, которые смогут снабжать электроэнергией потребителей.
– Мы можем запасать от одного до двух киловатт-часов на литр, – поясняет Алехандро Датас из института Солнечной энергии. – Это примерно в 10 раз больше, чем позволяет обычная электрохимическая батарея. Вся энергия, которая производится в процессе плавления – это нерастраченная энергия. Она сохраняется в тепловой форме.
Для достижения такого результата, исследователи хотят добиться наибольшей степени преобразования накопленного тепла в электричество. А для этого требуется обратить особое внимание на электроны.
– Когда некий материал достигает определённой высокой температуры, он выделяет электроны, – говорит Даниэль Мариа Трукчи, электроинженер из CNR-ISM. – Наша задача – обеспечить эффективное высвобождение этих электронов при не слишком высокой температуре. Тогда мы сможем добиться максимального преобразования тепловой энергии в электричество. Электроны становятся транспортёрами электричества.
Уже готов первый прототип, который должен продемонстрировать осуществимость всей концепции.
В нём используется мало материалов, что упрощает сборку и сокращает затраты на дальнейшее обслуживание. Если испытания пройдут успешно, учёные намерены представить свою разработку на рынке.
– Преимущество небольших систем, которые мы разрабатываем, состоит в том, что за счёт объёма продаж мы сможем увеличить производство и значительно повысить нашу производительность, – поясняет Алехандро Датас. – В краткосрочной перспективе, лет примерно через пять, мы рассчитываем выйти с этой новой технологией на рынок.
Почти идеальное использование фотонов: как получить электричество из «лишнего» тепла
Исследователи из Мичиганского университета создали термофотоэлектрический (TPV) элемент, который рассчитан на работу совместно с недорогим накопителем тепловой энергии. Такая TPV ячейка будет интересна коммунальным службам и организациям, занимающимся созданием масштабных хранилищ энергии. Кроме того, устройство может найти применение в беспилотных летательных аппаратах, космических зондах и системах децентрализованного тепло- и электроснабжения.
А также оно подходит для получения электричества из отработанного тепла.
Термофотоэлектрический элемент подобен солнечной батарее, но для выработки электроэнергии использует свет не от солнца, а от нагретого тела (излучателя). Разработка американских ученых представляет собой TPV ячейку с фотоэлементами из арсенида галлия-индия с воздушным зазором. Она может превращать в электричество большую часть основного светового спектра от излучателя. При этом ее коэффициент отражения составляет 99%, то есть она является почти идеальным зеркалом.
Благодаря такой высокой отражающей способности эффективность преобразования энергии на термофотоэлементе превышает 30% при использовании в качестве излучателя поверхности из карбида кремния с температурой 790 °C.
Для сравнения, у большинства существующих TPV элементов коэффициент отражения составляет 95%, а эффективность лишь немного выше 20%. При этом для нормальной работы им необходим излучатель с температурой от 538 до 1370 °C.
Основная проблема TPV ячеек состоит в том, что многие фотоны, испускаемые излучателем, обладают очень низкой энергией. Они относятся к внеполосному спектру, то есть фотоэлемент не способен преобразовать их в электричество.
Однако ученые нашли способ вернуть такие фотоны обратно в излучатель, чтобы унесенная ими энергия не пропадала. Для этого исследователи разместили под тонкопленочным фотоэлементом металлическое зеркало, а зазор между ними заполнили воздухом.
Зеркало изготовили путем нанесения на кремниевое основание тонкого слоя золота. К нему приварили тонкие полосы из золота, поверх которых закрепили фотоэлемент. Такая конструкция дает возможность легко регулировать величину воздушного зазора, от которой напрямую зависит эффективность отражения фотонов, путем изменения толщины полос золота.
Добавление отражающего слоя и воздушного моста более чем в четыре раза снижает количество фотонов, не поглощаемых фотоэлектрическим элементом, смягчает требования к характеристикам фотоэлемента, что делает возможным применение более дешевых материалов, и позволяет снизить температуру излучателя без потери эффективности.
В дополнение ко всему инновационная разработка открывает широкие возможности развития термофотоэлектрической энергетики.
Читайте также: Солнечные батареи с гарантией в 50 лет — реальность. Violet Power рассказала о перевороте в отрасли ВИЭ
Источник: nature.com
А вы что думаете по этому поводу? Дайте нам знать – напишите в комментариях!
Понравилась статья? Поделитесь ею и будет вам счастье!
Как из тепла получить электричество. Физики в тысячи раз улучшили процесс превращения тепла в электричество
Как получить электричество из тепла
Схематически изобретение выглядит так. Когда один из контактов нагревается, в системе молекул возникает ток. Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли под руководством Арунавы Майумдара предложили получать электрический ток с помощью использования давно известного эффекта. Однако делать это они решили совершенно новым способом.
В настоящее время существуют различные технологии получения тока из тепла. Самый известный – с помощью паровых турбин – считается малоэффективным.
«Чтобы генерировать ватт мощности электротока, расходуется три ватта, а остальные два рассеиваются в окружающем пространстве в виде тепла», — так поясняет недостаток паротурбин профессор Майумдар.
Для того чтобы трансформировать это «улетучивающееся» тепло в полезную энергию, можно использовать эффект Зеебека, который реализуется в термопарах. Он заключается в том, что электричество возникает в месте контакта двух металлов, находящихся при разных температурах.
Однако термопары не приобретают широкого распространения из-за высокой стоимости требующихся для них металлов. К тому же эффективность их довольно низка.
В новых экспериментах, проведённых Майумдаром и его коллегами, используются золотые наноэлектроды, контактирующие с тремя различными видами органических молекул.
Как показали результаты опыта, при изменении температуры в этой системе — как и в обыкновенных термопарах — происходит возникновение тока. Это первый случай, когда эффект Зеебека наблюдается в органических молекулах.
Пока что этого результата удалось достигнуть в опытах с единственным таким контактом. Однако учёные утверждают, что могут сделать большое количество таких миниатюрных источников энергии.
Несмотря на то, что в опытах применяются золотые наночастицы, материала идёт на них немного, а что касается органических молекул, то они, по уверениям Майумдара, недороги и их несложно получить. В общем, судя по этому описанию, устройства на основе нового метода генерирования электричества должны получиться сравнительно недорогими.
Подробности исследования можно узнать из публикации в журнале Science.
Также читайте о необычных электрогенераторах: о тех, которые меньше монеты. и о тех, что можно имплантировать.
Преобразование тепла в электричество
Всем известно, что более 50% всей энергии, которая потребляется человечеством, теряется в виде выделения тепла.
В настоящее время, учеными из разных стран ведется работа по созданию материалов-термоэлектриков, которые способны осуществить преобразование тепла в электричество. В результате проведенных исследований удалось получить такие термоэлектрические материалы, коэффициент преобразования которых в два раза выше, чем у самых популярных современных термоэлектриков.
Свойства термоэлектрических материалов
Результаты позволяют надеяться, что в ближайшем будущем получатся совершенно новые экологически чистые источники электрической энергии. На молекулярном уровне было произведено соединение кобальта, никеля, олова и марганца. Получился мультиферритовый сплав, обладающий совершенно новыми свойствами. Он объединяет в себе оптимальное сочетание электрических, эластичных и магнитных свойств. За счет этого происходит превращение материалов из одного в другой, а действие температуры приводит к обратимым фазовым превращениям. Во время демонстрации этого материала, он, при поглощении окружающего тепла, вызвал неожиданную выработку электричества в катушке индуктивности, окружающей его.
Таким образом, полученный материал, в перспективе может иметь огромное практическое значение. Например, преобразование тепла, выделяемого автомобилем, может быть использовано для зарядки аккумуляторов .
Принцип действия двигателя-электрогенератора
Кроме термоэлектриков, разрабатывается двигатель-электрогенератор, способный вырабатывать электроэнергию, эквивалентную двигателю внутреннего сгорания с такими же габаритными размерами.
В этом устройстве используется сжатие и расширение газов, происходящее в циклическом варианте. При этом, двигатель преобразует тепловую энергию вначале в механическую, а, затем, в электрическую. Его эффективность на 25% превышает аналогичные показатели стандартного двигателя внутреннего сгорания.
В отличие от обычных двигателей в электрогенераторе совершенно не имеется трущихся или движущихся частей, что позволяет эксплуатировать его в высокотемпературном режиме, не применяя специальных смазок, без всякого износа.
При нагревании газа, он увеличивается в объеме и вызывает звуковые колебания, которые приводят к колебаниям пластины, исполняющей роль поршня. В свою очередь, поршень связан с генератором, который и вырабатывает электрическую энергию.
Таким образом, преобразование тепла в электричество имеет вполне реальные перспективы. Данные методы являются достаточно эффективными и экологически чистыми, поэтому, есть необходимость дальнейших разработок в этом направлении.
Вечный генератор электричества
Уверен, редко кто из читателей знает, что электрический ток можно получать из… «пустоты». Удивляться тут нечего – об этом и не было известно никому в мире вплоть до 1993 года, когда в отечественной лаборатории «Наномир» впервые подобным образом была извлечена электроэнергия. Сделано это было при помощи специального прибора, называемого резонатором.
Специалисты обнаружили, что резонансными свойствами обладают многие культовые предметы симметричной формы, например, кресты, звезды, короны, трезубцы, кусудамы… Последние вы уже знаете из занятий оригами.
Полученный ток был очень слабым, он регистрировался приборами на пределе чувствительности. Еще два года не удавалось создать мощного источника энергии, так как незатухающие электрические колебания могут возникнуть только в том резонаторе, степень симметрии которого превышает 100 000. Как же сделать лилию или трезубец с такой невероятной точностью? Ведь ошибка при размерах лепестков в 0.5 м не должна превышать нескольких микрон!
Но, если нельзя сделать точно столь сложный резонатор, то, может быть, найдутся сведения о прямолинейных преобразователях?
Кусудамы как раз и оказались подобным устройством. Они состоят из плоских элементов и обладают той формой, которую современными средствами можно изготовить с нужной точностью.
Хотите попробовать? Станете обладателем вечной лампы, которую не нужно включать в розетку, да и заменять не придется – она не перегорает.
Правда, заказать кусудаму придется обратиться на завод, где есть точные станки, и изготовить ее из материала, слабо деформирующегося при нагревании.
Чтобы кусудама стала преобразовывать энергию, ее поверхность необходимо отполировать и покрыть с помощью напыления проводящим материалом.
Лучший проводник – серебро, однако чистое серебро быстро покроется окислом, и «вечная» лампочка скоро погаснет. Дабы этого не случилось, поверх скин-слоя серебра нужно напылить защитный слой другого металла в 100 раз тоньше. Одного грамма золота хватит, чтобы защитить несколько «вечных» лампочек по 300 ватт.
Сама кусудама светить не будет. Она лишь превращает внутреннюю энергию эфира в электрические колебания, которые, как это ни странно, не излучаются в виде электромагнитных волн. На расстоянии вытянутой руки их уже невозможно зарегистрировать без высокочувствительного прибора. Кусудама является неизлучающей антенной. Она – резонатор.
Как же превратить невидимые колебания электрического и магнитного полей в видимый свет?
Здесь нам помогут знания об атомах, молекулах и кристаллах.
Оказывается, достаточно в зону электромагнитных колебаний поместить кусочек кварца, и он засияет голубоватым светом. Это явление можно наблюдать, если минерал положить в микроволновую печь с прозрачной дверцей.
Может возникнуть вопрос: почему же тогда не светятся драгоценные камни, вставленные в золотую корону? Ведь она тоже резонатор. Тем, кто не догадался, напомню: степень симметрии резонатора должна быть больше 100 000. А у корон она, конечно, значительно ниже.
Напоследок отметим, что резонаторы обладают и другими не менее интересными свойствами. Полагают, что очень вероятно их использование в качестве двигателей на «летающих тарелках».
Грязь превращает тепло в электричество
Команда исследователей кафедры химических технологий и материаловедения университета штата Мичиган разработала материал, который является так называемым термоэлектриком. То есть с его помощью можно получать электричество из тепла. Процесс получения электрического заряда из разницы температур при помощи некоторых материалов, имеющих термоэлектрические свойства, не такое уж и новое открытие.
Но уникальность работы ученых в том, что они смогли воссоздать подобный компонент практически из грязи. То есть не потратив при этом много денег и энергии.
Ранее термоэлектрические материалы получали из очень дорогих или очень токсичных компонентов. Теперешнее открытие, по словам самих исследований, открывает еще один путь к созданию недорогого и экологически чистого источника альтернативной энергии. Новый материал, по сути состоящий из обычной грязи, способен преобразовывать накопленное тепло в электрический ток .
Потенциал изобретения огромен. Взять хотя бы тепло, выделяемое головкой цилиндров двигателя автомобиля или «вылетающее» через выхлопную трубу. Если создать коллекторы, наполненные новым материалом, можно будет успешно преобразовывать отводимое тепло в полезное электричество. Тогда возможно концепция экологически чистого гибрида или электромобиля станет намного реальнее, чем сейчас.
Команда исследований под руководством профессора Дональда Морелли для создания энергоэффективной грязи использовала так называемые «тетраэдриты» – природные материалы, широко распространенные на Земле, которые имеют термоэлектрические свойства.
Сами по себе в природном виде они малоэффективны. Но ученым удалось немного изменить и состав и умело соединить в один материал. В результате получился очень эффективный элемент.
Исследователи растирают добытые тетраэдриты в порошок, смешивают их между собой в определенных пропорциях, а затем при помощи температуры и давления создают образцы пригодные для практического применения. По словам ученых, разработанная ими технология, которую они, кстати, до конца не раскрывают, достаточно мало затратная как в денежном, так и в энергетическом плане.
ДОСТИЖЕНИЯ НАУКИ И ТЕХНИКИ НАЧАЛА 21-ГО ВЕКА
Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли предложили получать электрический ток с помощью использования давно известного эффекта, однако совершенно новым способом. В настоящее время существуют различные технологии получения тока из тепла.
Например, с помощью паровых турбин – считается малоэффективным. Можно использовать эффект Зеебека, который реализуется в термопарах.
Он заключается в том, что электричество возникает в месте контакта двух металлов, находящихся при разных температурах. Однако термопары не приобретают широкого распространения из-за высокой стоимости требующихся для них металлов и низкой эффективности.
В новых экспериментах используются золотые наноэлектроды, контактирующие с тремя различными видами органических молекул. При изменении температуры в этой системе — как и в обыкновенных термопарах — происходит возникновение тока. Т.е. наблюдается эффект Зеебека в органических молекулах. Учёные утверждают, что могут сделать большое количество таких миниатюрных источников энергии. Материала идёт на них немного, а органические молекулы недороги, и их несложно получить. Устройства на основе нового метода генерирования электричества должны получиться сравнительно недорогими.
Как получить электричество из тепла Земли?
Ученые разработали методику, позволяющую вырабатывать электричество из тепла, которое Земля выделяет в окружающее пространство.
Тепловую энергию Земли планируется использовать как возобновляемый источник энергии для производства электричества в некоторых районах планеты. В настоящее время не существуют технологий, позволяющих извлекать электричество из тепла Земли.
Новая методика разработана Федерико Капассо и его коллегами из Гарвардского университета. На создание методики ученых натолкнуло наблюдение, что планета «подогревает» космос с мощностью в 100 миллионов гигаватт. Авторы исследования создали схему особой «тепловой батареи», ориентируясь на данные о тепловом потоке, исходящем от Земли.
Этот прибор включает в себя набор особых антенн-выпрямителей и соединяющих электрических цепей. Прибор похож на индукционные петли, используемые в электронных билетах, а также «беспроводных» зарядных устройствах для мобильных телефонов.
Источники: www.membrana.ru, electric-220.ru, sedge.ru, silatoka.net, scsiexplorer.com.ua, class-fizika.narod.ru, www.
myenergy.ru
Немного о деревянных домах
Есть всеми известная популярная фраза «мой дом – моя крепость». Это верно подмечено, дом нужен людям не только для защиты …
Самый высокий человек на Земле
Древние предания донесли до нас рассказы о живших когда-то людях гигантского роста – исполинах. Появление в мире исполинов такого роста, о …
Последние новости из космоса
На Международной космической стнации в ближайшее время будет проведена серия экспериментов, которая посвятят в том числе подготовке к полётам человека на …
Аномальная зона Адыгеи
В Адыгее возможно наступление аномально жаркой погоды в летний период. В связи с этим в Министерстве труда и соцразвития …
Районг – город термальных источников
Районг – это небольшой таиландский город, расположенный в восточной части Таиланда. Отдыхают здесь преимущественно солидные туристы. Это спокойный и тихий …
Заколдованный остров Энваитенет
На озере Рудольф (Кения) расположен остров Энваитенет, что в переводе с языка местного племени эльмоло, значит “Безвозвратный”.
Десятки лет остров …
Туристический Мармарис сегодня
Аэропорт прилета в курорт Мармарис, является аэропорт в городе Даламан. Сам курорт находится примерно в 90 километрах, от города Даламан. Трансфер происходит по …
Тайны Тибета: загадка гранитных дисков
В 1962 году немецкий журнал «Вегетарианская Вселенная» опубликовал заметку о загадочных 716 табличках с письменами из Тибета. Они были подобны граммофонным …
Камера из космоса
Смотрите прямую трансляцию из Космоса прямо на своем компьютере. Возможно именно Вы увидете и запишите новое видео с НЛО …
www.objectiv-x.ru
Всем известно, что более 50% всей энергии, которая потребляется человечеством, теряется в виде выделения тепла. В настоящее время, учеными из разных стран ведется работа по созданию материалов-термоэлектриков, которые способны осуществить преобразование тепла в электричество. В результате проведенных исследований удалось получить такие термоэлектрические материалы, коэффициент преобразования которых в два раза выше, чем у самых популярных современных термоэлектриков. Свойства термоэлектрических материаловРезультаты позволяют надеяться, что в ближайшем будущем получатся совершенно новые экологически чистые источники электрической энергии. На молекулярном уровне было произведено соединение кобальта, никеля, олова и марганца. Получился мультиферритовый сплав, обладающий совершенно новыми свойствами. Он объединяет в себе оптимальное сочетание электрических, эластичных и магнитных свойств. За счет этого происходит превращение материалов из одного в другой, а действие температуры приводит к обратимым фазовым превращениям. Во время демонстрации этого материала, он, при поглощении окружающего тепла, вызвал неожиданную выработку электричества в катушке индуктивности, окружающей его. Таким образом, полученный материал, в перспективе может иметь огромное практическое значение. Например, преобразование тепла, выделяемого автомобилем, может быть использовано для зарядки аккумуляторов. Принцип действия двигателя-электрогенератораКроме термоэлектриков, разрабатывается двигатель-электрогенератор, способный вырабатывать электроэнергию, эквивалентную двигателю внутреннего сгорания с такими же габаритными размерами. В этом устройстве используется сжатие и расширение газов, происходящее в циклическом варианте. При этом, двигатель преобразует тепловую энергию вначале в механическую, а, затем, в электрическую. Его эффективность на 25% превышает аналогичные показатели стандартного двигателя внутреннего сгорания. В отличие от обычных двигателей в электрогенераторе совершенно не имеется трущихся или движущихся частей, что позволяет эксплуатировать его в высокотемпературном режиме, не применяя специальных смазок, без всякого износа. При нагревании газа, он увеличивается в объеме и вызывает звуковые колебания, которые приводят к колебаниям пластины, исполняющей роль поршня. В свою очередь, поршень связан с генератором, который и вырабатывает электрическую энергию. Таким образом, преобразование тепла в электричество имеет вполне реальные перспективы. Данные методы являются достаточно эффективными и экологически чистыми, поэтому, есть необходимость дальнейших разработок в этом направлении. Вечный генератор электричества |
electric-220.ru
Переработка бросового тепла в электричество
Экология потребления.Технологии: Тепло часто рассматривается как отходы, что заставляет людей задуматься о том, каким же образом это огромное количество бросового тепла может быть преобразовано в источник электроэнергии.
Благодаря быстрой индустриализации, мир увидел развитие целого ряда технологий, которые генерируют бросовое тепло. До сих пор это тепло часто рассматривается как отходы, что заставляет людей задуматься о том, каким же образом это огромное количество бросового тепла может быть преобразовано в источник электроэнергии. Теперь, когда физики в Университете штата Аризона находят новые способы генерации энергии за счет тепла, эта мечта на самом деле становится реальностью.
Исследовательская группа университета штата Аризоны:
Профессор физики Чарльз Стэффорд является руководителем исследовательской группы, и он вместе со своей командой работал над переработкой отходов в энергию.
Результат их работы был опубликован в научном журнале ACS Nano.
Ученый и соискатель степени доктора наук в Колледже Оптических Наук Аризоны Джастин Бергфильд разделяет мнение, что «Термоэлектричество может преобразовать тепло непосредственно в электрическую энергию устройством без движущихся частей. Наши коллеги в этой области говорят, что они уверены в том, что устройство, компьютерную модель которого мы разработали, может быть построено с характеристиками, которые мы видим в нашем моделировании «.
Преимущества:
Ликвидация озоноразрушающих материалов: Использование сбросного тепла как форма электроэнергии имеет несколько преимуществ. Нужно принять во внимание, что с одной стороны теоретическая модель молекулярного термоэлектрического устройства поможет в повышении эффективности автомобилей, электростанций, заводов и панелей солнечных батарей, а с другой, что термоэлектрические материалы, такие как хлорфторуглероды (CFC ), которые разрушают озоновый слой, устарели.
Более эффективная конструкция:
Руководитель исследовательской группы Чарльз Стэффорд надеется на положительный результат. Он ожидает, что разработанный ими проект термоэлектрического устройства будет лучше в 100 раз предидущих достижений. Если конструкция, которую они с командой сделали, действительно заработает, то сбудется мечта всех тех инженеров, которые хотели генерировать энергию из отходов, но не имели требуемого эффективного и экономичного устройства для этого.
Нет необходимости в механизмах:
Изобретенное Бергфильдом и Стэффордом устройство теплового преобразования не требуют каких-либо машин или озоноразрушающих химических веществ, как это было в случае с холодильниками и паровыми турбинами, которые ранее были использованы для преобразования отходов в электрическую энергию. Теперь же эта работа выполняется прослойкой резиноподобного полимера, что зажат между двумя металлами и действует как электрод. Термоэлектрические устройства являются автономными, не нуждаются в двигательных процессах, просты в изготовлении и обслуживании.
Утилизация отходов энергии:
В основном энергию вырабатывают автомобили и промышленность. Автомобильные и промышленные отходы могут быть использованы для выработки электроэнергии путем покрытия выхлопных труб тонким слоем разработанного материала. Также физики решили воспользоваться законом квантовой физики, который, впрочем, не очень часто используется, но дает отличные результаты, когда речь идет о генерации энергии из отходов.
Преимущества в сравнении с солнечной энергией:
Молекулярные термоэлектрические устройства могут помочь в генерации энергии солнца и уменьшить зависимость от фотоэлементов снизким КПД
Как это работает:
Работая с молекулами и размышляя как их использовать для термоэлектрического устройства Бергфильд и Стэффорд не нашли ничего особенного, пока один студент не обнаружил, что эти молекулы имеют свою специальную функцию. Большое количество молекул было зажато между электродами и подвергались воздействию стимулирующего источника тепла.
Поток электронов вдоль молекул был разделен на две части: первая часть потока сталкивалась с бензольным кольцом, а вторая с потоком электронов вдоль каждой следующей ветви кольца.
Схема бензольного кольца была разработана таким образом, что электрон перемещается на большее расстояние по кругу, что является причиной выпадения из кольца двух электронов, достигающих друг друга в фазе на другой стороне бензольного кольца. Волны гасят друг-друга на стыке, а разрыв в потоке электрического заряда вызваный разницей температур создает напряжение между электродами.
Термоэлектрические устройства, разработанные Бергфильдом и Стэффордом могут генерировать мощность, которая зажжет 100 ваттную лампочку или повысить эффективность автомобиля на 25%.опубликовано econet.ru
econet.ru
Физики в тысячи раз улучшили процесс превращения тепла в электричество
Подпишись на ежедневную рассылку РИА Наука
Спасибо за подписку
Пожалуйста, проверьте свой e-mail для подтверждения подписки
Американские физики нашли способ превращать тепло в электрический ток с очень высокой эффективностью при температурах, близких к абсолютному нулю, теперь можно будет создавать «вечные» электрогенераторы, в тысячи раз производительнее существующих сегодня устройств, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.
МОСКВА, 11 июл — РИА Новости. Американские физики нашли способ превращать тепло в электрический ток с очень высокой эффективностью при температурах, близких к абсолютному нулю, теперь можно будет создавать «вечные» электрогенераторы, в тысячи раз производительнее существующих сегодня устройств, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.
В начале 19 века немецкий физик Томас Зеебек открыл так называемый термоэлектрический эффект. В своих опытах Зеебек случайно обнаружил, что пластинки из двух разных металлов способны вырабатывать ток в том случае, если их температуры отличаются и они соединены проводником. Данный феномен — эффект Зеебека — в настоящее время используется при конструкции термодатчиков. Кроме того, данный эффект пытаются приспособить для превращения остаточного тепла на промышленных предприятиях в электрический ток.
Группа ученых под руководством Джозефа Хэрэманса (Joseph Heremans) из университета штата Огайо в городе Коламбус (США) изучала так называемый спиновый эффект Зеебека, особую разновидность термоэлектрического эффекта, возникающую в ферромагнетиках — металлах и сплавах, обладающих магнитными свойствами.
Как объясняют физики, ферромагнетики содержат в себе две группы электронов, обладающих разным спином — квантовой характеристикой электрона. Скорость движения и другие физические свойства частиц зависят от спина. Из-за этого при появлении разницы в температуре внутри ферромагнетика возникает любопытный эффект — в нем появляются два «канала», по каждому из которых двигаются электроны с разным спином. Разная скорость движения частиц позволяет превращать поток электронов с разным спином в электрический ток.
Хэрэманс и его коллеги обнаружили, что данный эффект возможен не только в ферромагнетиках, но и в других типах проводников, изучая свойства полупроводникового сплава индия и олова.
В ходе своих экспериментов авторы статьи выяснили, что внешнее магнитное поле превращает фрагменты полупроводника в преобразователь тепла в электричество, если температура окружающей среды близка к абсолютному нулю. По расчетам физиков, напряжение тока увеличивается на восемь милливольт при повышении разницы в температуре полюсов устройства на один градус Кельвина.
Это примерно в тысячу раз больше, чем удавалось достичь на самых эффективных преобразователях тепла на основе ферромагнетиков.
«На самом деле, это новое поколение теплового двигателя. В 18 веке у нас были паровые двигатели, в 19 веке — двигатели внутреннего сгорания, а в 20 веке появились первые термоэлектрические материалы. Теперь мы пытаемся приспособить для этих целей и магнитное поле», — пояснил Хэрэманс.
Физики полагают, что их открытие будет в конечном итоге использовано для создания генераторов, преобразующих тепло в электричество. Такие устройства не будут иметь движущихся и ломающихся частей, благодаря чему они будут работать практически вечно. Тем не менее, до их появления физикам и инженерам предстоит решить массу проблем — пока такие устройства работают только при низкой температуре и в присутствии сильного магнитного поля.
ria.ru
Электричество из тепла :: Класс!ная физика
ДОСТИЖЕНИЯ НАУКИ И ТЕХНИКИ НАЧАЛА 21-ГО ВЕКА
Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли предложили получать электрический ток с помощью использования давно известного эффекта, однако совершенно новым способом.
В настоящее время существуют различные технологии получения тока из тепла.
Например, с помощью паровых турбин – считается малоэффективным. Можно использовать эффект Зеебека, который реализуется в термопарах. Он заключается в том, что электричество возникает в месте контакта двух металлов, находящихся при разных температурах. Однако термопары не приобретают широкого распространения из-за высокой стоимости требующихся для них металлов и низкой эффективности.
В новых экспериментах используются золотые наноэлектроды, контактирующие с тремя различными видами органических молекул. При изменении температуры в этой системе — как и в обыкновенных термопарах — происходит возникновение тока. Т.е. наблюдается эффект Зеебека в органических молекулах. Учёные утверждают, что могут сделать большое количество таких миниатюрных источников энергии. Материала идёт на них немного, а органические молекулы недороги, и их несложно получить. Устройства на основе нового метода генерирования электричества должны получиться сравнительно недорогими.
Источник: membrana.ru
Другие страницы по теме «Достижения науки и техники начала 21-го века»:
Электричество и магнетизм
Турникетный электрогенераторНовый тип солнечных батарейЭлектропроводный пластикСамый тонкий в мире проводРобот лазает по стенам с помощью электростатикиГенератор на коленеЭлектромагнитная пушкаЭлектроэнергия из дождяПлоский, гибкий и мощныйЭлектроэнергия из теплаХолодные трубы качают энергиюСамый большой сверхпроводниковый магнитСверхлегкий ДВСБеспроводная передача энергииЭлектроэнергия из молнийБатарейка из пластикаСверхскоростной электромоторЭлектроэнергия из водорослейДальнобойный электрошокерВарим яйцо с помощью сотового телефонаНайдена причина пылевых бурь
Читаем дальше:
МеханикаОптика ВолныТеплотаКосмосЭлектричествоРазное
И ЭТОГО ДОСТАТОЧНО
По страницам старых журналов
Знаменитый лорд Кельвин, будучи проницательным, ясно понимающим физическую суть дела ученым, с пренебрежением относился ко всякого рода искусственным классификациям, к которым так привержены посредственности.
«Говорят, есть три рода рычагов, — сказал он однажды на лекции. — Я не помню, какие из них первого, какие второго, а какие третьего рода, да это и неважно.Во всех трех случаях рычаг поворачивается вокруг точки опоры, и этого достаточно…»
class-fizika.narod.ru
Можно ли получить электрический ток бесплатно
Поиски новых источников энергии постоянно ведутся в современной науке. Статическое электричество, присутствующее в воздухе, могло бы стать одним из них. В настоящее время это стало реальностью.Известны два способа: ветряные генераторы и атмосферные поля. Не менее интересна энергия Земли. Добытое из нее «вечное» электричество помогло бы экономить обычную электроэнергию, стоимость которой увеличивается. Иногда необходимо получение даже мизерных его количеств.
Добыча из воздуха
Атмосферное электричество вполне может быть использовано. Многих привлекает возможность поставить себе на службу природную стихию во время грозы.В атмосфере также присутствуют волны от поля планеты.
Оказывается, электричество можно добыть из воздуха своими силами, не применяя сверхсложные устройства.
Некоторые способы следующие:
- грозовые батареи используют свойство электрического потенциала накапливаться;
- ветрогенератор преобразовывает в электричество силу ветра, работая долгое время;
- ионизатор (люстра Чижевского) — популярный бытовой прибор;
- генератор TPU (тороидального) электричества Стивена Марка;
- генератор Капанадзе — бестопливный энергетический источник.
Рассмотрим подробно некоторые из устройств.
Ветрогенераторы
Популярный и всеобще известный источник энергии, получаемой с помощью ветра — ветрогенератор. Подобные устройства давно применяются во многих странах.Установка в единственном числе ограниченно обеспечивает нужды электропитания. Поэтому приходится добавлять генераторы, если нужно обеспечить энергией крупное предприятие. В Европе существуют целые поля с ветряными установками, абсолютно не наносящими вреда природе.
[advice]Стоит отметить: недостатком может считаться невозможность рассчитать заранее величины напряжения и тока. Следовательно, нельзя сказать, сколько накопится электричества, так как действие ветра не всегда предсказуемо.[/advice]
Грозовые батареи
Устройство, накапливающее потенциал с использованием атмосферных разрядов, называется грозовой батареей.Схема прибора включает лишь антенну из металла и заземление, не имея сложных преобразовывающих и накапливающих компонентов.
Между частями прибора появляется потенциал, который затем накапливается. Воздействие природной стихии не подлежит точному предварительному расчету и данная величина также непредсказуема.
[warning]Важно знать: это свойство довольно опасно при реализации схемы своими руками, так как создавшийся контур притягивает молнии с напряжением до 2000 Вольт.[/warning]
Тороидальный генератор С. Марка
Устройство, изобретенное С.
Марком, способно вырабатывать электричество через некоторое время после его включения.Генератор TPU (тороидальный) может питать бытовые приборы.
Конструкция состоит из трех катушек: внутренней, внешней и управляющей. Он действует из-за появляющихся резонансных частот и магнитного вихря, способствующих образованию тока. Правильно составив схему, подобный прибор можно сделать самому.
Генератор Капанадзе
Изобретатель Капанадзе (Грузия) воспроизвел генератор свободной энергии, в основе разработки которого лежал загадочный трансформатор Н. Тесла, дающий гораздо большую выходную мощность, чем в токе контура.Генератор Капанадзе — бестопливное устройство, являющееся примером новых технологий.
Запуск осуществляется от аккумулятора, но дальнейшая работа продолжается автономно. В корпусе осуществляется концентрация энергии, добываемая из пространства, динамики эфира. Технология запатентована и не разглашается. Это практически новая теория электричества и распространения волн, когда энергия передается от одной частицы среды к другой.
Добыча из Земли
Невзирая на то, что запас энергии Земли очень большой, добыть ее весьма трудно. Нереально это сделать своими руками, если речь идет о достаточном количестве для промышленных целей.Но электричество из планеты, ее магнитного поля возможно получить собственными силами в небольших порциях, достаточных для зажигания фонарика на светодиодах, неполной зарядки телефона. Можно надеяться, что возможность взять эти небольшие порции не нанесет вреда земному шару.
Гальванический способ (с двумя стержнями)
Известен способ получения электричества, основанный на взаимодействии двух стержней в растворе соли (гальваника).Между стержнями из разных металлов в электролите появляется разность потенциалов.
Такие же детали (из алюминия и меди) можно погрузить в землю на 0,5 метров, полив пространство между ними раствором соли (электролитом). Это способ получения некоторого количество бесплатного электричества.
От заземления
Другой способ позволяет собрать электроэнергию от заземления при использовании ее различными потребителями.
Например, в частном доме электроснабжение оснащено заземляющим контуром, на который при включенной нагрузке стекает какая-то часть электричества. Конкретно, переменный ток идет по проводам: «фаза» и «ноль», второй из которых заземляется и чаще всего не опасен. А удар током можно получить из фазового провода.
[advice]Примите во внимание: не стоит пробовать получить электроэнергию подобным способом в домашних условиях при недостатке знаний. Если перепутать «фазовый» провод заземления с «нулевым», с которого можно получить данную энергию, токовый удар придется по всему зданию.[/advice]
Количество электричества, взятое из нулевого провода, гораздо меньше чем от солнечной батареи. (От редакции: экспериментировать с данным методом чрезвычайно опасно и категорически не рекомендуется).
Другие способы
Халявное электричество требуется и на садовом участке, в связи с чем один из умельцев утверждает: его добыча возможна, если применить наполовину мистические способы.
А именно: даром его могут дать самодельные пирамиды.Начитавшись о необычных свойствах этих конструкций, он соорудил пирамиду 3 на 3 метра и начал делать реальные испытания. То есть — пробовать доказать: невозможно получить энергию из «ничего», ограниченного пространства либо из космоса.
Возможно с юмором, но, по словам частного дачника, смонтированный из алюминиевой фольги и гелевого аккумулятора (накопителя энергии) генератор питал светильники на участке. Одним словом, из пирамиды потекла дармовая (вернее — дешевая) электрическая энергия, ток.
Далее дачник уверяет, что строительством подобных конструкций из дерева или других изоляционных материалов заинтересовалась вся деревня. Якобы, есть реальная возможность взять энергию из пирамиды на халяву.
Однако, ведутся серьезные научные изыскания в области получения малого электричества из продуктов жизнедеятельности растений, переходящих в землю.
Такие источники, дающие вечное электричество, то есть — работающие с восполнением энергии, используют в системах контроля за влажность.
Судя по тому, что эксперименты проводятся на горшечных растениях, подобные приборы можно делать и испытывать самостоятельно.
Из глубин Земли успешно идет добыча тепла станциями геотермальной энергии в Калифорнии, Исландии. Недра, вулканы используются для выработки сотен МВт электроэнергии также, как это делается посредством солнца и ветра.
На практике своими руками жители районов с вулканической деятельностью могут самостоятельно сделать, например, геотермальный насос для отопления. А тепло известными способами можно превратить в электричество.Множество ученых и изобретателей ищут путь к энергетической независимости, будь то свет, тепло, атмосферные явления или холодный фотосинтез. При повышающихся ценах на электроэнергию это вполне уместно. Некоторые способы давно стали реальностью и помогают получать энергию даже в значительных масштабах.
Изобретатели и ученые разрабатывают проекты на основе токов в земной мантии, потока частиц в виде солнечного ветра.
Считается, что планета представляет собой большой сферический конденсатор. Но до сих пор не удалось выяснить, как восполняется его заряд.
Во всяком случае, человек не имеет права значительно вмешиваться в природу, пытаясь разрядить этот запас энергии, не изучив процесс досконально с учетом последствий.
Смотрите видео, в котором пользователь разъясняет, как без особых затрат сделать ветрогенератор и получить желаемое бесплатное электричество:
Ученые разрабатывают одежду, которая умеет генерировать электричество
Исследователи Малагского университета и Итальянского технологического института разработали футболку, которая может вырабатывать электричество за счет разницы между температурой тела ее владельца и окружающей среды. Она может превращать тепло, которое выделяет ваше тело во время пробежки, ходьбы или занятий спортом, и разницу между этим теплом и более прохладной температурой воздуха в тепловую энергию.
Тепловая энергия окружает нас повсюду — ее вырабатывает солнце, когда нагревает атмосферу, и конфорка, нагревающая кастрюлю с водой. Есть и избыточное тепло — то есть, неиспользуемое тепло, которое выбрасывают в атмосферу машины, электрические процессы и даже люди. Все это неиспользуемое тепло можно превратить в тепловую энергию.
Для использования такого тепла нужен термоэлектрический эффект, который позволяет конвертировать разницу температур в электрическое напряжение. Если подключить два проводника и нагреть один из них, то электроны начнут перемещаться к холодному концу, создавая ток. Некоторые материалы могут быть проводниками и превращать разницу температур в энергию. Футболка, разработанная исследователями, делает именно это — собирает тепло, исходящее от тела, которое контрастирует с температурой воздуха, и производит из него электричество.
Обычно термоэлектрические материалы собирают излишки тепла, производимые автомобилями или промышленными процессами.
Самые распространенные материалы, которые используются для превращения тепловой энергии в электрический ток, являются довольно редкими и не слишком безопасны для окружающей среды (например, теллур — материал, по редкости не уступающий золоту и платине). Такие материалы очень дорогие, жесткие и ядовитые, поясняет Хосе Алехандро Хередия, работник кафедры молекулярной биологии и биохимии в Малагском университете и один из авторов проекта. Поэтому они не подходят для создания одежды.
Фото: Малагский университет
Хередия и другие исследователи хотели создать «гибкий, биоразлагаемый и пригодный для носки материал, который способен генерировать электричество просто за счет разницы между температурой тела и окружающей среды». Поэтому они использовать дешевую замену популярным материалам, например, углеродные наночастицы.
Нужно было как-то прикрепить этот материал к частицам — для этого исследователи взяли томатную кожуру. «Можно сказать, это биологический клей, — объяснил Хередия.
В итоге у исследователей получился раствор из кожуры томатов и углеродных наночастиц, который можно распылить на обычную футболку и получить «электронную ткань». Тестирование показало, что раствор неплохо выдерживает стирку, но в будущем ученые сделают улучшенную версию, которая сможет пережить полный цикл стирки и глажки.
Чтобы показать работу электронной ткани исследователи прикрепили к футболке провода с помощью электропроводной ленты. В итоге футболка смогла включить светодиод. Пока что ткань не может хранить вырабатываемую энергию, но исследователи собираются решить в будущем эту проблему.
«Мы считаем, что такую ткань можно использовать для выработки электричества в экстремальных ситуациях (например, в космосе или на военных заданиях), — говорит Хередия. — Но, возможно, если ее доработать, то электронной ткани найдется применение в индустрии моды». В ткань можно встроить дополнительные элементы — например, лампочки, сенсоры и Wi-Fi.
Исследователи разрабатывают способ, с помощью которого электронная ткань будет заряжать мобильные телефоны или светиться. Такая технология может пригодиться в сфере носимых устройств, обеспечивая питание медицинским сенсорам, умным часам и слуховым аппаратам. Термоэлектрическая ткань, способная охлаждать тело владельца, может использоваться для создания спортивной одежды, офисной мебели и даже автомобильных кресел. Исследователи шутят, что однажды из такой ткани можно будет сделать даже нечто вроде костюма Железного человека.
Источник.
Челябинские ученые смогли получить электроэнергию из спирта
Накопление электроэнергии считается одной из 12 прорывных технологий, которые существенным образом изменят мировую экономику. Ученым Южно-Уральского государственного университета удалось подойти к решению этой проблемы. Они представили проект, который поможет хранить электроэнергию в промышленных масштабах.
Сейчас активно используются альтернативные источники энергии, которые решают одну из важнейших проблем современности — производство электроэнергии с использованием экологически чистых технологий.
Однако энергия солнца и ветра имеет резкие суточные и сезонные колебания и без накопителя энергии солнечные батареи и ветроэнергетичесие установки остаются неэффективными. Как отметил руководитель проекта, заведующий кафедрой «Теоретические основы электротехники» энергетического факультета ЮУрГУ Сергей Ганджа, проблема накопления электроэнергии сейчас остро стоит перед мировым сообществом.
Это связано с тем, что электроэнергию легко произвести, передать на большие расстояния и использовать, но хранить очень сложно и дорого. Для этого необходимо перевести ее в другие виды. Например — в химическую.
Однако существующий способ накопления ее в аккумуляторных батареях не подходит для использования в промышленных масштабах — аккумуляторы ограничены в объемах и затратны. Как рассказал «РГ» Сергей Ганджа, в вузе разработали проект, который позволит не только хранить электроэнергию в неограниченных масштабах, но и сделает этот процесс экологически чистым. Среди авторов — группа ученых из ЮУрГУ и приглашенный специалист по топливным элементам — исследователь из института нефти и газа Ирана Лейла Самие.
В основе проекта лежит технология получения метанола с использованием электричества, воды и углекислого газа, взятого из воздуха. Таким образом, электрическую энергию переводят в жидкое топливо, которое можно хранить в неограниченных объемах. Его получают при химическом соединении водорода, который вырабатывает при электролизе воды, с углекислым газом. Такое жидкое топливо можно использовать в хорошо отлаженной технологии с использованием метаноловой батареи, получая обратно электричество, тепло, и воду.
Как отметил Сергей Ганджа, уникальность разработки состоит в том, что ранее никому не удавалось довести цепочку преобразования энергии до метилового спирта. По его словам, подобные работы проводили в Австрии, где ученые дошли до метана, получая его в две ступени. Однако хранение газа гораздо сложнее и дороже. Челябинским ученым удалось усовершенствовать технологию.
— При использовании данной технологии нет никаких выбросов. Мы не добавляем лишний углекислый газ в атмосферу.
Мы забираем его из воздуха и возвращаем обратно. Получается круговорот углекислого газа в природе, — пояснил руководитель проекта. — Сейчас ученые обеспокоены тем, что слишком много углекислого газа выбрасывается в атмосферу. Для нас же это сырье. Мы планируем дальше развивать эту технологию и решить проблему с лишними выделениями углекислого газа промышленных предприятий, переводя выбросы в полезное топливо.
Единственный минус данной технологии состоит в самом производстве метила — для этого потребуются не самые дешевые катализаторы на основе драгоценных металлов. Однако этот недостаток перекрывается тем количеством энергии, которое можно накапливать с помощью метилового спирта, что делает подобную технологию более выгодной для использования.
Первая накопительная установка станет частью еще одного проекта вуза — энергоэффективного дома для экологически чистого поселения, разработанного специально для уральского региона.
Альтернативная энергия | источники, виды, использование
Ухудшение экологии и истощение природных ресурсов заставляет задумываться о том, как получать электричество и тепло из возобновляемых источников.
В этой статье рассказываем, как работает альтернативная энергия и почему многие страны делают выбор в её пользу.
Что такое альтернативная энергия?
Энергия бывает возобновляемой (альтернативной) и невозобновляемой (традиционной).
Альтернативные источники энергии – это обычные природные явления, неисчерпаемые ресурсы, которые вырабатываются естественным образом. Такая энергия ещё называется регенеративной или «зелёной».
Невозобновляемые источники – это нефть, природный газ и уголь. Им ищут замену, потому что они могут закончиться. Ещё их использование связано с выбросом углекислого газа, парниковым эффектом и глобальным потеплением.
Человечество получает энергию, в основном за счёт сжигания ископаемого топлива и работы атомных электростанций. Альтернативная энергетика – это методы, которые отдают энергию более экологичным способом и приносят меньше вреда. Она нужна не только для промышленных целей, но и в простых домах для отопления, горячей воды, освещения, работы электроники.
Ресурсы возобновляемой энергии
- Солнечный свет
- Водные потоки
- Ветер
- Приливы
- Биотопливо (топливо из растительного или животного сырья)
- Геотермальная теплота (недра Земли)
Альтернативные виды энергии
1. Солнечная энергия
Один из самых мощных видов альтернативных источников энергии. Чаще всего её преобразуют в электричество солнечными батареями. Всей планете на целый год хватит энергии, которую солнце посылает на Землю за день. Впрочем, от общего объёма годовая выработка электроэнергии на солнечных электростанциях не превышает 2%.
Основные недостатки – зависимость от погоды и времени суток. Для северных стран извлекать солнечную энергию невыгодно. Конструкции дорогие, за ними нужно «ухаживать» и вовремя утилизировать сами фотоэлементы, в которых содержатся ядовитые вещества (свинец, галлий, мышьяк). Для высокой выработки необходимы огромные площади.
Солнечное электричество распространено там, где оно дешевле обычного: отдалённые обитаемые острова и фермерские участки, космические и морские станции.
В тёплых странах с высокими тарифами на электроэнергию, оно может покрывать нужны обычного дома. Например, в Израиле 80% воды нагревается солнечной энергией.
Батареи также устанавливают на беспилотные автомобили, самолёты, дирижабли, поезда Hyperloop.
2. Ветроэнергетика
Запасов энергии ветра в 100 раз больше запасов энергии всех рек на планете. Ветровые станции помогают преобразовывать ветер в электрическую, тепловую и механическую энергию. Главное оборудование – ветрогенераторы (для образования электричества) и ветровые мельницы (для механической энергии).
Этот вид возобновляемой энергии хорошо развит – особенно в Дании, Португалии, Испании, Ирландии и Германии. К началу 2016 года мощность всех ветрогенераторов обогнала суммарную установленную мощность атомной энергетики.
Недостаток в том, что её нельзя контролировать (сила ветра непостоянна). Ещё ветроустановки могут вызывать радиопомехи и влиять на климат, потому что забирают часть кинетической энергии ветра – правда, учёные пока не знают хорошо это или плохо.
3. Гидроэнергия
Чтобы преобразовать движение воды в электричество нужны гидроэлектростанции (ГЭС) с плотинами и водохранилищами. Их ставят на реках с сильным потоком, которые не пересыхают. Плотины строят для того, чтобы добиться определённого напора воды – он заставляет двигаться лопасти гидротурбины, а она приводит в действие электрогенераторы.
Строить ГЭС дороже и сложнее относительно обычных электростанций, но цена электричества (на российских ГЭС) в два раза ниже. Турбины могут работать в разных режимах мощности и контролировать выработку электричества.
4. Волновая энергетика
Есть много способов генерации электричества из волн, но эффективно работают только три. Они различаются по типу установок на воде. Это камеры, нижняя часть которых погружена в воду, поплавки или установки с искусственным атоллом.
Такие волновые электростанции передают кинетическую энергию морских или океанических волн по кабелю на сушу, где она на специальных станциях преобразуется в электричество.
Этот вид используется мало – 1% от всего производства электроэнергии в мире. Системы тоже дорогие и для них нужен удобный выход к воде, который есть не у каждой страны.
5. Энергия приливов и отливов
Эту энергию берут от естественного подъёма и спада уровня воды. Электростанции ставят только вдоль берега, а перепад воды должен быть не меньше 5 метров. Для генерации электричества строят приливные станции, дамбы и турбины.
Приливы и отливы хорошо изучены, поэтому этот источник более предсказуем относительно других. Но освоение технологий было медленным и их доля в глобальном производстве мала. Кроме того, приливные циклы не всегда соответствуют норме потребления электричества.
6. Энергия температурного градиента (гидротермальная энергия)
Морская вода имеет неодинаковую температуру на поверхности и в глубине океана. Используя эту разницу, получают электроэнергию.
Первая установка, которая даёт электричество за счёт температуры океана была сделана ещё в 1930 году.
Сейчас есть океанические электростанции закрытого, открытого и комбинированного типа в США и Японии.
7. Энергия жидкостной диффузии
Это новый вид альтернативного источника энергии. Осмотическая электростанция, установленная в устье реки, контролирует смешение солёной и пресной воды и извлекает энергию из энтропии жидкостей.
Выравнивание концентрации солей даёт избыточное давление, которое запускает вращение гидротурбины. Пока есть только одна такая энергетическая установка в Норвегии.
8. Геотермальная энергия
Геотермальные станции берут внутреннюю энергию Земли – горячую воду и пар. Их ставят в вулканических районах, где вода у поверхности или добраться до неё можно пробурив скважину (от 3 до 10 км.).
Извлекаемая вода отапливает здания напрямую или через теплообменный блок. Ещё её перерабатывают в электричество, когда горячий пар вращает турбину, соединённую с электрогенератором.
Недостатки: цена, угроза температуре Земли, выбросы углекислого газа и сероводорода.
Больше всего геотермальных станций в США, Филиппинах, Индонезии, Мексике и Исландии.
9. Биотопливо
Биоэнергетика получает электричество и тепло из топлива первого, второго и третьего поколений.
- Первое поколение – твёрдое, жидкое и газообразное биотопливо (газ от переработки отходов). Например, дрова, биодизель и метан.
- Второе поколение – топливо, полученное из биомассы (остатков растительного или животного материала, или специально выращенных культур).
- Третье поколение – биотопливо из водорослей.
Биотопливо первого поколения легко получить. Сельские жители ставят биогазовые установки, где биомасса бродит под нужной температурой.
Самый традиционный способ и древнейшее топливо – дрова. Сейчас для их производства сажают энергетические леса из быстрорастущих деревьев, тополя или эвкалипта.
Плюсы и минусы альтернативной энергии
Главная перспектива альтернативных источников – существования человечества даже в условиях жёсткого дефицита нефти, газа и угля.
Преимущества:
- Доступность – не нужно обладать нефтяными или газовыми месторождениями. Правда, это относится не ко всем видам. Страны без выхода к морю не смогут получать волновую энергию, а геотермальную можно преобразовывать только в вулканических районах.
- Экологичность – при образовании тепла и электричества нет вредных выбросов в окружающую среду.
- Экономия – полученная энергия имеет низкую себестоимость.
Недостатки и проблемы:
- Траты на этапе строительства и обслуживание – оборудование и расходные материалы дорогие. Из-за этого повышается итоговая цена электроэнергии, поэтому она не всегда оправдана экономически. Сейчас главная задача разработчиков снизить себестоимость установок.
- Зависимость от внешних факторов: невозможно контролировать силу ветра, уровень приливов, результат переработки солнечной энергии зависит от географии страны.
- Низкий КПД и маленькая мощность установок (кроме ГЭС).
Вырабатываемая мощность не всегда соответствует уровню потребления.
Вырабатываемая мощность не всегда соответствует уровню потребления.- Влияние на климат. Например, спрос на биотопливо привёл к сокращению посевных площадей для продовольственных культур, а плотины для ГЭС изменили характер рыбных хозяйств.
Возобновляемая энергия в мире
Главный потребитель возобновляемых источников энергии – Евросоюз. В некоторых странах альтернативная энергетика вырабатывает почти 40% от всей электроэнергии. Там уже прижились разные меры поддержки: скидочные тарифы на подключение и возврат денег за покупку оборудования. Не отстают страны Востока и США.
Германия
40% электроэнергии в Германии дают возобновляемые источники. Она лидер по числу ветровых установок, которые генерируют 20,4 % электричества. Оставшаяся доля приходится на гидроэнергетику, биоэнергетику и солнечную энергетику. Немецкое правительство поставило план: вырабатывать 80% энергии за счёт альтернативных источников к 2050 году, но закрывать атомные электростанции пока не хочет.
Исландия
У Исландии очень много горячей воды, потому что она расположилась в зоне вулканической активности. Страна обеспечивает 85% домов отоплением из геотермальных источников и покрывает ими 65% потребностей населения в электроэнергии. Мощность источников настолько велика, что они хотят наладить экспорт энергии в Великобританию.
Швеция
После нефтяного кризиса 1973 года страна стала искать другие источники энергии. Началось всё с ГЭС и АЭС. Из-за атомных станций шведов часто критиковали Greenpeace, но с конца 80-х доля энергии от АЭС не растёт.
Начиная с 90-х Швеция строит оффшорные ветропарки в море. На выбросы предприятиями углерода в атмосферу введён дополнительный налог, а для производителей ветровой, солнечной и биоэнергии есть льготы.
Ещё Швеция активно использует энергию от переработки мусора и даже планирует его закупать у соседних стран, чтобы отказаться от нефти. Некоторые города получают тепло от мусоросжигательных заводов.
Китай
В Китае самая мощная ГЭС в мире – «Три ущелья». По состоянию на 2018 год – это крупнейшее по массе сооружение. Её сплошная бетонная плотина весит 65,5 млн тонн. За 2014 станция произвела рекордные для мира 98,8 млрд кВт⋅ч.
Крупнейшие ветровые ресурсы тоже здесь (три четверти из них поставлены в море). К 2020 году страна планирует выработать при их помощи 210 ГВт.
Ещё тут 2 700 геотермальных источников и делают 63% устройств для преобразования солнечной энергии. Китай занимает третье место в производстве биотоплива на основе этанола.
Альтернативная энергия в России
Разное географическое положение регионов и специфика климатических поясов в России не позволяют развивать эту отрасль равномерно. Нет инвестиций и есть пробелы в законе.
Виды возобновляемой энергии в России
Солнечная энергия
Используется и в промышленных масштабах, и у местного населения как резервный или основной источник тепла и электричества.
Мощность всех солнечных установок – 400 МВт, из них самые крупные в Самарской, Астраханской, Оренбургской областях и Крыму. Самая мощная СЭС – «Владиславовка» (Крым). Ещё разрабатываются проекты для Сибири и Дальнего Востока.
Ветровая энергетика
Ветровая возобновляемая энергия в России представлена чуть хуже, чем солнечная, хотя и здесь есть промышленные установки. Общая мощность ветровых генераторов в нашей стране – 183,9 МВт (0,08 % от всей энергосистемы). Больше всего установок – в Крыму, а мощнейшая находится в Адыгее – «Адыгейская ВЭС».
Гидроэнергетика
Это самый популярный вариант альтернативного источника энергии в России. Около 200 речных ГЭС вырабатывают до 20% от всей энергии в стране. В заливе Кислая губа в Мурманской области с 1968 года есть приливная электростанция – «Кислогубская ПЭС». Самая крупная ГЭС стоит на реке Енисей – «Саяно-Шушенская».
Геотермальная энергетика
За счёт обилия вулканов этот вид энергетики распространён на Камчатке.
Там 40% потребляемой энергии генерируется на геотермальных источниках. По данным учёных, потенциал Камчатки оценивается в 5000 МВт, а вырабатывается только 80 МВт энергии в год. Ещё геотермальные станции есть на Курилах, Ставропольском и Краснодарском крае.
Биотопливо
Наша страна входит в тройку экспортёров пеллет на европейском рынке. В России есть заводы, создающие из остатков древесины пеллеты и брикеты, которыми топят котлы и печки.
Сельскохозяйственные отходы преобразуют в жидкое топливо и биогаз для дизельных двигателей. А вот свалочный газ не используется вообще, его просто выбрасывают в атмосферу, нанося ущерб окружающей среде.
Компании, которые занимаются возобновляемыми источниками энергии
Рост инвестиций в возобновляемую энергетику и поддержка правительства помогает многим компаниям успешно вести бизнес.
First Solar Inc.
Эта американская компания была образована в 1990 году и стала известной благодаря производству солнечных батарей.
Сейчас это крупнейшая фирма, которая продаёт солнечные модули, поставляет оборудование и отвечает за технический сервис.
Vestas Wind Systems A/S
Старейший производитель ветрогенераторов из Дании. Компания основана в 1898 году и на сегодняшний день ей удалось установить более 60 тысяч ветровых турбин в 63 странах. Vestas продаёт отдельные генераторы, комплексные станции и обслуживает устройства.
Atlantica Yield PLC
Эта компания с офисом в Лондоне владеет классическими линиями электропередач, солнечными и ветровыми станциями в Северной Америке, Испании, Алжире, Южной Америке и Южной Африке.
ABB Ltd. Asea Brown Boveri
Шведско-швейцарская компания, известная автомобильными двигателями, генераторами и робототехникой. С 1999 года бренд занимается преобразованием солнечной и ветровой энергии. В 2013 году компания стала мировым лидером в области оборудования фотоэлектрической энергии.
Читайте: Персональный мир и полная автоматизация.
Что такое четвёртая промышленная революция?
Превращение тепла в электричество | MIT News
Что, если бы вы могли использовать кондиционер не от обычного электричества, а от солнечного тепла в теплый летний день? Благодаря достижениям в термоэлектрических технологиях это устойчивое решение может однажды стать реальностью.
Термоэлектрические устройства изготавливаются из материалов, которые могут преобразовывать разницу температур в электричество, не требуя каких-либо движущихся частей — качество, которое делает термоэлектрики потенциально привлекательным источником электричества.Это явление обратимо: если электричество приложить к термоэлектрическому устройству, оно может вызвать разницу температур. Сегодня термоэлектрические устройства используются для приложений с относительно низким энергопотреблением, таких как питание небольших датчиков вдоль нефтепроводов, резервирование батарей космических зондов и охлаждение мини-холодильников.
Но ученые надеются разработать более мощные термоэлектрические устройства, которые будут собирать тепло, производимое в качестве побочного продукта промышленных процессов и двигателей внутреннего сгорания, и превращать это тепло в электричество.Однако эффективность термоэлектрических устройств или количество энергии, которую они могут производить, в настоящее время ограничены.
Теперь исследователи из Массачусетского технологического института открыли способ увеличить эту эффективность втрое, используя «топологические» материалы, которые обладают уникальными электронными свойствами. В то время как прошлые работы предполагали, что топологические материалы могут служить эффективными термоэлектрическими системами, было мало понимания того, как электроны в таких топологических материалах будут перемещаться в ответ на разницу температур, чтобы вызвать термоэлектрический эффект.
В статье, опубликованной на этой неделе в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences , исследователи из Массачусетского технологического института определяют основное свойство, которое делает некоторые топологические материалы потенциально более эффективными термоэлектрическими материалами по сравнению с существующими устройствами.
«Мы обнаружили, что можем раздвинуть границы этого наноструктурированного материала таким образом, чтобы топологические материалы стали хорошим термоэлектрическим материалом, в большей степени, чем обычные полупроводники, такие как кремний», — говорит Те-Хуан Лю, постдок механического отдела Массачусетского технологического института. Инженерное дело.«В конце концов, это может быть экологически чистый способ помочь нам использовать источник тепла для выработки электричества, что уменьшит выбросы углекислого газа».
Лю — первый автор статьи PNAS , в которую входят аспиранты Цзявэй Чжоу, Чживэй Дин и Цичен Сун; Минда Ли, доцент кафедры ядерной науки и техники; бывший аспирант Болин Ляо, ныне доцент Калифорнийского университета в Санта-Барбаре; Лян Фу, доцент кафедры физики Биденхарна; и Ганг Чен, профессор Содерберга и заведующий кафедрой машиностроения.
Путь, пройденный свободно
Когда термоэлектрический материал подвергается воздействию градиента температуры — например, один конец нагревается, а другой охлаждается, — электроны в этом материале начинают течь от горячего конца к холодному концу , генерирующий электрический ток.
Чем больше разница температур, тем больше вырабатывается электрического тока и вырабатывается больше энергии. Количество энергии, которое может быть произведено, зависит от конкретных транспортных свойств электронов в данном материале.
Ученые заметили, что некоторые топологические материалы могут быть превращены в эффективные термоэлектрические устройства с помощью наноструктурирования, метода, который ученые используют для синтеза материала, моделируя его свойства в масштабе нанометров. Ученые полагают, что термоэлектрическое преимущество топологических материалов связано с пониженной теплопроводностью в их наноструктурах. Но неясно, как это повышение эффективности связано с присущими материалу топологическими свойствами.
Чтобы попытаться ответить на этот вопрос, Лю и его коллеги изучили термоэлектрические характеристики теллурида олова, топологического материала, который, как известно, является хорошим термоэлектрическим материалом. Электроны в теллуриде олова также проявляют особые свойства, имитирующие класс топологических материалов, известных как материалы Дирака.
Команда стремилась понять влияние наноструктурирования на термоэлектрические характеристики теллурида олова путем моделирования пути электронов через материал.Чтобы охарактеризовать перенос электронов, ученые часто используют измерение, называемое «средним свободным пробегом», или средним расстоянием, на которое электрон с заданной энергией может свободно пройти в материале, прежде чем будет рассеян различными объектами или дефектами в этом материале.
Наноструктурированные материалы напоминают лоскутное одеяло из крошечных кристаллов, у каждого из которых есть границы, известные как границы зерен, которые отделяют один кристалл от другого. Когда электроны сталкиваются с этими границами, они имеют тенденцию различным образом рассеиваться.Электроны с большой длиной свободного пробега будут сильно рассеиваться, как пули, рикошетирующие от стенки, в то время как электроны с более короткой длиной свободного пробега пострадают гораздо меньше.
В ходе моделирования исследователи обнаружили, что электронные характеристики теллурида олова оказывают значительное влияние на их длину свободного пробега.
Они построили график диапазона энергий электронов теллурида олова в зависимости от соответствующей длины свободного пробега и обнаружили, что полученный график сильно отличался от графика для большинства обычных полупроводников.В частности, для теллурида олова и, возможно, других топологических материалов, результаты показывают, что электроны с более высокой энергией имеют более короткую длину свободного пробега, в то время как электроны с более низкой энергией обычно обладают большей длиной свободного пробега.
Затем группа исследовала, как эти электронные свойства влияют на термоэлектрические характеристики теллурида олова, суммируя термоэлектрические вклады электронов с разной энергией и длиной свободного пробега. Оказывается, способность материала проводить электричество или генерировать поток электронов при градиенте температуры во многом зависит от энергии электронов.
В частности, они обнаружили, что электроны с более низкой энергией имеют тенденцию оказывать негативное влияние на генерацию разности напряжений и, следовательно, на электрический ток.
Эти низкоэнергетические электроны также имеют более длинные длины свободного пробега, что означает, что они могут рассеиваться границами зерен более интенсивно, чем электроны более высоких энергий.
Уменьшение размера
Сделав еще один шаг в своем моделировании, команда поиграла с размером отдельных зерен теллурида олова, чтобы увидеть, влияет ли это на поток электронов при температурном градиенте.Они обнаружили, что, когда они уменьшили диаметр среднего зерна примерно до 10 нанометров, сближая его границы, они наблюдали повышенный вклад электронов с более высокой энергией.
То есть при меньших размерах зерен электроны с более высокой энергией вносят гораздо больший вклад в электрическую проводимость материала, чем электроны с более низкой энергией, поскольку они имеют более короткие длины свободного пробега и с меньшей вероятностью рассеиваются по границам зерен. Это приводит к возникновению большей разницы напряжений.
Более того, исследователи обнаружили, что уменьшение среднего размера зерен теллурида олова примерно до 10 нанометров дает в три раза больше электричества, чем материал мог бы произвести с более крупными зернами.
Лю говорит, что, хотя результаты основаны на моделировании, исследователи могут достичь аналогичных характеристик, синтезируя теллурид олова и другие топологические материалы и регулируя размер их зерен с помощью техники наноструктурирования. Другие исследователи предположили, что уменьшение размера зерна материала может повысить его термоэлектрические характеристики, но Лю говорит, что они в основном предполагали, что идеальный размер будет намного больше, чем 10 нанометров.
«В ходе моделирования мы обнаружили, что можем уменьшить размер зерна топологического материала намного больше, чем предполагалось ранее, и, основываясь на этой концепции, мы можем повысить его эффективность», — говорит Лю.
Теллурид олова — лишь один пример из многих топологических материалов, которые еще предстоит изучить. Лю говорит, что если исследователи смогут определить идеальный размер зерна для каждого из этих материалов, топологические материалы вскоре могут стать жизнеспособной и более эффективной альтернативой производству чистой энергии.
«Я думаю, что топологические материалы очень хороши для термоэлектрических материалов, и наши результаты показывают, что это очень многообещающий материал для будущих приложений», — говорит Лю.
Это исследование было частично поддержано Центром преобразования твердотельной солнечной тепловой энергии, исследовательским центром Energy Frontier Министерства энергетики США; и Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA).
«Поглотитель энергии» может превратить тепло холодильников и других устройств в электричество | Наука
Новые устройства могут преобразовывать низкопотенциальное тепло от водонагревателей и других источников в электричество.
Анатолий / iStock.com Автор Роберт Ф.
Сервис
Холодильники, бойлеры и даже лампочки постоянно отводят тепло в окружающую среду. Теоретически это «отходящее тепло» можно было бы превратить в электричество, как это иногда делают на электростанциях, автомобильных двигателях и других источниках тепла. Проблема: эти «низкокачественные» источники выделяют слишком мало тепла для современной технологии, чтобы обеспечить хорошее преобразование.
Теперь исследователи создали устройство, которое использует жидкости для эффективного преобразования низкопотенциального тепла в электричество. Прогресс может однажды привести в действие устройства, поглощающие энергию, которые могут включать датчики и огни и даже заряжать батареи.
«Это хорошая работа и очень умная идея», — говорит Пинг Лю, наноинженер из Калифорнийского университета в Сан-Диего, который не принимал участия в исследовании.
Ученым уже почти 200 лет известно, что определенные материалы могут преобразовывать тепло в электричество, и их исследуют на предмет использования в качестве дополнительной электроэнергии для гибридных транспортных средств. Эта работа выполняется с помощью специализированных полупроводников, называемых термоэлектрическими материалами, которые превращаются в крошечные устройства размером с компьютерные микросхемы. Когда одна сторона термоэлектрика более горячая, чем другая, тепло и электроны перемещаются от горячей стороны к холодной. Соединение нескольких таких микросхем вместе позволяет инженерам генерировать постоянный электрический ток.
Ключом к преобразованию является поиск материалов, которые хорошо проводят электроны, но не нагреваются, чтобы поддерживать разницу температур между двумя сторонами.Те, что существуют, дороги — и лучше всего работают, когда разница температур между горячей и холодной сторонами составляет сотни градусов по Цельсию. Для низкопотенциальных источников тепла, таких как холодильники, они бесполезны.
Чтобы решить эту проблему, физик-материаловед Цзюнь Чжоу и его коллеги из Университета науки и технологий Хуачжун обратились к термоэлементам. В этих устройствах вместо твердых материалов используется жидкость для переноса заряда с горячей стороны на холодную.
Они делают это не за счет перетасовки электронов, а за счет перемещения заряженных молекул или ионов.
Термоэлементы хорошо преобразуют небольшие перепады температур в электричество, но обычно они производят лишь крошечные токи. Отчасти это связано с тем, что ионы более медлительны, чем электроны. Ионы также переносят тепло через материал (в отличие от электронов), уменьшая разницу температур между двумя сторонами и снижая эффективность преобразования энергии.
Чжоу и его коллеги начали с небольшого термоэлемента: камеры размером с домино с электродами сверху и снизу. Нижний электрод находился на горячей пластине, а верхний электрод упирался в охладитель, поддерживая разницу температур между двумя электродами в 50 ° C.Затем они заполнили камеру ионно-заряженной жидкостью, называемой феррицианидом.
Прошлые исследования показали, что ионы феррицианида рядом с горячим электродом спонтанно отдают электрон, изменяясь с электрона с зарядом –4, или Fe (CN) 6 –4 , на феррицианид с зарядом –3, или Fe (CN) 6 –3 .
Затем электроны проходят через внешнюю цепь к холодному электроду, питая по пути небольшие устройства. Достигнув холодного электрода, электроны соединяются с ионами Fe (CN) 6 –3 , которые диффундировали снизу вверх.Это регенерирует ионы Fe (CN) 6 –4 , которые затем диффундируют обратно к горячему электроду и повторяют цикл.
Чтобы уменьшить тепло, переносимое этими движущимися ионами, Чжоу и его коллеги добавили в их феррицианид положительно заряженное органическое соединение, называемое гуанидином. На холодном электроде гуанидин заставляет холодные ионы Fe (CN) 6 –4 кристаллизоваться в крошечные твердые частицы. Поскольку твердые частицы имеют более низкую теплопроводность, чем жидкости, они блокируют часть тепла, идущего от горячего электрода к холодному.Затем гравитация притягивает эти кристаллы к горячему электроду, где дополнительное тепло превращает кристаллы обратно в жидкость. «Это очень умно», — говорит Лю, поскольку твердые частицы помогают поддерживать температурный градиент между двумя электродами.
Тоже сработало. Термоэлемент генерировал в пять раз больше энергии для той же площади электрода, чем предыдущие версии, сообщают Чжоу и его коллеги на этой неделе в Science . Это также более чем вдвое увеличило эффективность, необходимую для создания жизнеспособного коммерческого устройства.Группа обнаружила, что модуль размером с книгу в мягкой обложке из 20 термоэлементов может включать светодиодные фонари, приводить в действие вентилятор и заряжать мобильный телефон.
«Это показывает, что вы можете улучшить производительность [этих устройств] до очень достойного уровня», — говорит Ганг Чен, инженер-механик из Массачусетского технологического института, который не принимал участия в исследовании. Он добавляет, будет ли этого достаточно, чтобы сделать технологию коммерчески успешной. «Низкопотенциальное отходящее тепло есть везде. Но его сбор стоит денег.”
Следующим шагом для обеспечения питания реальных устройств является добавление других недорогих материалов, которые поглощают как можно больше отработанного тепла из желаемых источников, исключая при этом остальную окружающую среду, — говорит Чен, — эта задача, по словам Чжоу, его команда уже работает.
на. Когда это произойдет, мы скоро сможем приводить в действие все виды маленьких гаджетов с помощью тепла, которое окружает нас.
9 необычных способов производства электроэнергии
Мы рыскали в Интернете и собрали десять самых необычно интересных способов производства электроэнергии.Как видно из нашего списка, производство энергии может быть запутанным процессом, поэтому вы можете оставить грязную работу профессионалам. Надеемся, что в будущем коммунальные предприятия смогут использовать некоторые из этих методов в качестве альтернативы традиционным источникам энергии.
Когда лук выжимается, его сок можно превратить в метан. Затем метан можно использовать для производства электроэнергии. Это уже делается в некоторых странах, и по крайней мере одна калифорнийская компания экономит более полумиллиона долларов на счетах за электроэнергию, внедряя этот метод (компания также занимается оптовой торговлей луком).
Кинетическая энергия также может использоваться для производства электричества.
Эта концепция была реализована в различных европейских ночных клубах. Когда гости ночного клуба танцуют, их движения могут производить достаточно электричества, чтобы не выключать свет и играть музыку. Фактически, эта технология в настоящее время разрабатывается, так что генераторы кинетической энергии могут быть размещены в других общественных местах, включая дороги и детские площадки.
Аналогичным образом тепло выхлопных газов автомобиля можно использовать для выработки электроэнергии.В городах с интенсивным движением этот метод может показаться особенно многообещающим. По сути, разницу температур в разных трубах можно использовать для создания значительного количества энергии. Затем тепло можно преобразовать в электричество с помощью термоэлектрического генератора.
Тепло тела — еще один потенциальный источник электричества. В Швеции, например, компания придумала способ использования тепла тела для снижения затрат на энергию за счет использования теплообменников в системах вентиляции поездов.
Во-первых, системы вентиляции преобразуют тепло тела в горячую воду.Затем горячая вода используется для согрева пассажиров и персонала. Более того, широко распространено сообщение о снижении затрат на электроэнергию на впечатляющие 25 процентов.
Не менее любопытен и другой способ, связанный с потовыделением, — это носимая технология, при которой люди носят куртки, улавливающие тепло тела. Затем захваченное тепло можно использовать для зарядки электронных устройств, таких как мобильные телефоны и планшеты.
Мысль о взрывающихся озерах может вызывать в воображении образы из научно-фантастических фильмов, но таких озер действительно существует.В этих озерах есть резервуары, состоящие из углекислого газа и метана, которые иногда выбрасывают горячий газ и воду. Например, правительство Руанды использовало газ из одного из этих озер для создания впечатляющего количества энергии.
Хотя идея поначалу может показаться неприятной (и вонючей), отходы животноводства можно использовать для производства электроэнергии.
Этот процесс обычно называют регенерацией биогаза. В основном навоз помещается в обогреваемый резервуар и превращается в газ.Затем газ можно использовать для питания генератора, производя при этом более чистую энергию.
Флуоресцентный белок, который заставляет медузу светиться, можно использовать для высвобождения электронов и, в конечном итоге, для производства электричества. Как ни странно, эта технология может принести непосредственную пользу медицинской сфере. Например, топливные элементы, изготовленные из белка медузы, можно использовать для питания крошечных устройств, которые затем можно использовать для обнаружения и лечения определенных заболеваний.
Еще один крутой способ получения электричества — это педаль.Когда велотренажер присоединен к генератору, электричество, генерируемое педалями, может питать небольшие приборы и бытовую электронику. Фактически доказано, что мощность педали генерирует достаточно электроэнергии для питания блендеров, сотовых устройств и даже стиральных машин.
Энтузиасты DIY серьезно отнеслись к этому виду выработки энергии, потому что он сокращает использование ископаемого топлива, давая вам кардиотренировку.
Мусор — одна из самых острых проблем современности. Поскольку мусор продолжает накапливаться с большой скоростью, люди продолжают потреблять и выбрасывать все больше и больше материалов.Возможность использовать мусор для производства электроэнергии может быть экологически чистой и экономически выгодной. Фактически, армия США использовала генераторы, работающие на мусоре, в качестве топлива для своих операций во время войны в Ираке, и в настоящее время некоторые муниципалитеты сжигают мусор для выработки электроэнергии. Не волнуйтесь, поставщики энергии обычно стараются очищать выхлопные газы с помощью специальных фильтров, устраняя неприятные запахи и токсичные выбросы.
Независимо от того, где вы живете, вам, вероятно, не придется прибегать к странным методам, чтобы получить необходимое электричество.Кто знает? Когда-нибудь вы можете обнаружить, что местные энергетические компании, такие как Amigo Energy, используют лук и мусор, чтобы обеспечить вас доступной и устойчивой энергией. А пока, если вы живете в Техасе, ознакомьтесь с продуктами Amigo Energy для возобновляемых источников энергии. Они не такие странные, как методы, представленные в нашем списке, но все же довольно интересны.
От компании amigoenergy
Использование отходящего тепла для производства электроэнергии
1.Активируйте предыдущие знания учащихся.
Спросите учащихся, что они чувствуют внизу или по бокам ноутбука, который был включен в течение некоторого времени. Обсудите, как тепло, которое они чувствуют, означает потерю эффективности; некоторая часть электроэнергии тратится впустую при преобразовании в тепловую энергию. Спросите: Как изменилось бы общее количество энергетических ресурсов, необходимых для работы портативного компьютера в течение часа, если бы меньшее количество ресурсов было преобразовано в тепловую энергию? Что, если бы вы могли улавливать и использовать тепловую энергию? Расширить обсуждение на бытовые приборы, которые выделяют тепло, например сушилку или духовку.
Спросите: Вы когда-нибудь хотели выйти из кухни в жаркий день, когда духовка включена? Какие преимущества могут быть получены, если это отработанное тепло (тепловая энергия) можно будет улавливать и использовать для обогрева вашего дома или воды? Как это поможет сберечь энергию? Объясните, что промышленные операции, такие как производство и производство электроэнергии, могут производить большое количество отработанного тепла. Улавливание отходящего тепла — это способ перепрофилировать и использовать отходящее тепло.
2. Изучите и обсудите диаграмму, показывающую улавливание отходящего тепла.
Спроецируйте диаграмму улавливания отходящего тепла для просмотра учащимися. Используйте диаграмму, чтобы описать, как отходящее тепло может улавливаться из промышленного процесса, такого как стекловаренная печь, и использоваться для нагрева воды для создания пара. Затем этот пар можно использовать для вращения турбины и выработки электроэнергии.
Пар также может быть использован для приведения в действие другого механического процесса на заводе или для предварительного нагрева воды, поэтому для нагрева воды до требуемой температуры потребуется меньше энергии из других источников.Отработанное тепло можно также использовать для непосредственного обогрева фабрики. Объясните, что когенерация — это тип улавливания отработанного тепла, который использует потерянную тепловую энергию термоэлектрических электростанций для преднамеренного производства как электроэнергии, так и полезного тепла из одного источника. Когенерация может повысить эффективность электростанции с 30 до 80 процентов.
3. Дайте студентам обзор задачи подкаста с тематическим исследованием.
Объясните, что учащиеся проведут исследование, чтобы узнать больше о различных способах улавливания и использования отработанного тепла в различных условиях.Раздайте копии рабочего листа «Примечания по улавливанию отходящего тепла» и задайте следующие исследовательские вопросы: Что такое отходящее тепло? Как в промышленных процессах выделяется отходящее тепло? Каково основное влияние отходящего тепла на окружающую среду? Как улавливать отходящее тепло и преобразовывать его в электричество? Как промышленность может использовать отходящее тепло с когенерационной технологией? Объясните, что, исследуя эти вопросы, студенты будут определять конкретный пример технологии улавливания отходов, которую они позже будут использовать в качестве темы подкаста.
4. Смоделируйте стратегии поиска и попросите студентов провести исследования в Интернете.
Разделите учащихся на небольшие группы. Попросите каждую группу просмотреть вопросы исследования и убедиться, что они понимают, что задает каждый вопрос. Затем попросите каждую группу составить список ключевых слов, которые можно использовать при исследовании вопросов. Попросите группы поделиться своими результатами с классом и составить общий список возможных условий поиска. Попросите учащихся просмотреть основной список и добавить любые синонимы или связанные условия поиска, которые, по их мнению, могут быть полезны.Попросите их определить, какие поисковые запросы они могли бы использовать вместе при поиске, чтобы повысить свои шансы на получение хорошего результата. Отобразите страницу поиска для всего класса и введите одно или несколько условий поиска. Прокрутите результаты поиска на первом экране и смоделируйте, как классифицировать каждый из них как потенциально полезный или непригодный для запроса, в зависимости от того, что вы можете сказать по заголовку и видимому описанию на странице поиска.
Затем смоделируйте, как оценить каждую потенциально полезную ссылку, щелкнув ссылку, чтобы определить, кто создал ресурс, оценить профессионализм и авторитет веб-сайта и выявить любые врожденные предубеждения.Введите другой набор из одного или нескольких условий поиска и попросите учащихся оценить результаты в своих небольших группах. Как только вы почувствуете, что учащиеся понимают, как использовать условия поиска и оценивать результаты поиска, предложите им начать исследование в своих небольших группах. Попросите их использовать рабочий лист «Примечания по улавливанию тепла», чтобы ответить на вопросы исследования. Напомните учащимся о необходимости найти полезные и авторитетные ресурсы. Поощряйте студентов отмечать любые потенциальные тематические исследования во время исследования. Когда учащиеся завершат свое исследование, обсудите их результаты в классе.
5. Представьте задачу подкаста.
Объясните: теперь группы сосредоточатся на конкретном примере места, в котором отработанное тепло используется для выработки электроэнергии, отопления, охлаждения и / или выполнения другой работы.
Объясните, что они создадут подкаст, который будет использовать этот пример для описания и объяснения улавливания и использования отходящего тепла. Распространите Рубрику подкастов и ознакомьтесь с ней со студентами. Включите подкаст Future Tense, Nova, National Geographic News или Natural Selections или любой другой подкаст по вашему выбору.Попросите каждого учащегося делать заметки о том, что они считают успешным или нет, когда они слушают. Включите хотя бы один дополнительный подкаст, снова попросив учащихся отметить успехи и недостатки. Попросите учащихся поделиться своими заметками с классом и составить для класса список лучших практик и подводных камней для подкастов.
6. Попросите учащихся определить свой пример и создать подкаст.
Попросите учащихся выбрать из предоставленного списка тематических исследований или определить своего кандидата для тематического исследования из своего местного региона или из своих более ранних исследований.
Утвердите все тематические исследования, прежде чем студенты приступят к работе. Попросите каждую группу прочитать о проекте по улавливанию отходящего тепла, который они используют в качестве примера, отметив важные моменты. Попросите учащихся составить план, в котором рассматриваются важные моменты, которые они хотят высказать по поводу улавливания отходящего тепла, используя конкретные примеры из своего тематического исследования для иллюстрации этих моментов. Когда студенты составят план, попросите их распределить рабочую нагрузку между членами группы. Попросите учащихся написать сценарий своего подкаста и определить место проведения своего тематического исследования с помощью MapMaker Interactive.Студенты должны связаться с вами на этом этапе для обратной связи, прежде чем записывать свой подкаст.
7. Попросите учащихся записать свой подкаст.
Студенты могут записывать свой подкаст на компьютер с помощью любого приложения для записи звука (например, Audacity), а затем загружать запись в любую программу для создания подкастов (например, AudioBoo).
В зависимости от того, какую программу подкастинга вы используете, студенты также могут записывать свой подкаст непосредственно в программу через микрофон компьютера или даже телефон.После того, как группы закончат запись своих подкастов, попросите каждую группу использовать «Рубрику подкастов» для рецензирования подкаста другой группы. Напомните им о необходимости дать конкретный конструктивный отзыв.
8. Попросите учащихся опубликовать свои подкасты с помощью MapMaker Interactive.
Попросите учащихся отредактировать свои подкасты на основе отзывов коллег и записать свою окончательную версию. Затем попросите все группы использовать MapMaker Interactive, чтобы отметить избранные места своих подкастов на карте США.Каждая группа должна поставить маркер в соответствующее место для своего тематического исследования и использовать инструмент метки, чтобы пронумеровать и назвать тематическое исследование. Затем учащиеся могут использовать инструмент надписей для создания нумерованного списка в левой нижней части экрана карты.
Список должен включать номер тематического исследования, записанный на этикетке карты, и URL-адрес соответствующего подкаста. Обратите внимание, что URL-адреса не будут содержать гиперссылок, но могут использоваться в качестве справочных. Скачайте и сохраните карту.
Как снизить счет за электричество
Средний американец платит за электричество более тридцати тысяч долларов в год.Это означает, что одни только счета за электричество могут составлять более 5-10 процентов дохода человека. К сожалению, в одном простом счете задействованы сотни вещей. И точно выяснить, на чем сосредоточиться, — это самая сложная часть снижения ежемесячных затрат на электроэнергию.
Есть эффективные способы ежемесячно экономить деньги на счетах за электроэнергию… и они не требуют от вас жертвовать какими-либо повседневными удобствами ».
Каждый дом, каждый человек или семья имеет свой уникальный энергетический профиль.Допустим, вы живете в квартире площадью 900 квадратных футов.
В этой квартире у вас, скорее всего, есть холодильник, духовка и система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Если вам повезет, у вас, вероятно, есть телевизор, микроволновая печь и посудомоечная машина.
Если вы живете в односемейном доме площадью 2500 квадратных футов, на ваш счет за электричество влияет гораздо больше факторов. Во-первых, у вас больше места, а также дополнительное освещение, обогрев и охлаждение. Вполне вероятно, что у вас есть больше бытовой техники, которой вы пользуетесь чаще. За один день вы можете потратить вдвое или втрое больше энергии, чем средний съемщик однокомнатной квартиры.
К счастью, есть несколько универсальных способов сэкономить деньги на счетах за электроэнергию, независимо от того, где они живут. Каждый знает, как выключить свет, когда в комнате никого нет, и свести к минимуму обогрев и охлаждение. Но есть еще несколько стратегических способов ежемесячно экономить значительные деньги на счетах за электроэнергию. И, что самое приятное, они не требуют, чтобы вы жертвовали своими повседневными удобствами.
Для «новичков»
Если у вас нет достаточно времени, чтобы что-то изменить в своем доме, эти советы для вас.На выполнение каждого совета должно уйти несколько минут. Таким образом, вы можете выполнить несколько за более короткий период времени.
КухняПовышение температуры холодильника на несколько градусов может сэкономить сотни долларов в год. Секция для свежих продуктов в вашем холодильнике должна иметь температуру только 36-38 градусов по Фаренгейту, и часто холодильники программируются на два-пять градусов ниже, чем необходимо. Что касается морозильного отделения, вам нужно всего лишь установить его в диапазоне от нуля до минус пяти градусов по Фаренгейту.
Выключите и отключите кофеварку перед тем, как уйти на день. Кофеварки, как и аналогичные приборы, обычно имеют и другие функции, которые работают весь день, например, часы или таймер. Это означает, что даже когда он подключен к сети, он становится «фантомной нагрузкой», где потребляет энергию, даже когда не используется.
Просто подключите все кухонные приборы к удлинителю, чтобы выключить их сразу.
Хотите чистую энергию и более низкие счета за электроэнергию?
Проверить наличиеЗапустите посудомоечную машину вместо мытья рук .Для мытья посуды вручную требуется в 9 раз больше воды, чем при мытье всей посуды в посудомоечной машине. Это означает, что ваша посудомоечная машина может сэкономить вам более 5000 галлонов воды в год, что означает большую экономию на вашем счете за электроэнергию.
Запускайте посудомоечную машину ночью, а не днем, потому что это помогает минимизировать потребление энергии в часы пик. Это помогает снизить воздействие на окружающую среду и, вероятно, сэкономит вам деньги, в зависимости от вашей коммунальной службы и домашнего термостата.
Упакуйте посудомоечную машину как можно большим количеством предметов.Полная посудомоечная машина экономит воду, энергию и деньги, потому что вы будете запускать ее реже, а соотношение воды к посуде будет намного ниже.
Держите холодильник и морозильную камеру полными. Когда вы полностью заполните свой холодильник и морозильник, им потребуется гораздо меньше энергии для поддержания холода. Он помогает регулировать температуру внутри и требует гораздо меньше энергии для поддержания. Если у вас не получается заполнить их, поставьте мешки со льдом или кувшины с водой на открытое пространство, чтобы холодильник оставался работоспособным.Вы даже можете реорганизовать свой холодильник, чтобы он стал более энергоэффективным.
Выключите сушку в посудомоечной машине. Вы можете не заметить, но ваша посудомоечная машина потребляет на 15 процентов больше энергии, чем необходимо для нагрева и сушки посуды. Вместо этого сушите посуду на воздухе, чтобы сэкономить сотни долларов в год.
Дайте продуктам разморозиться , прежде чем готовить. На ее приготовление потребуется меньше времени и энергии, что сэкономит вам дополнительные деньги на счетах за электроэнергию.
Готовьте с закрытыми крышками. Если закрыть кастрюли и сковороды крышками, это поможет приготовить пищу должным образом, а время приготовления часто сократится вдвое. Крышки удерживают водяной пар во время готовки, гарантируя, что вы не потеряете тепло во время готовки.
Избегайте использования жаровни. Вместо этого установите точную температуру для конкретной задачи и приступайте к работе. Бройлер требует большого количества энергии за короткое время для нормальной работы. Все остальные функции духовки гораздо более постепенные и эффективные.
ПрачечнаяСледите за чистотой выхлопных газов сушилки. Вы должны очищать выхлопную трубу с помощью комплекта для удаления ворса каждый месяц, чтобы увеличить поток воздуха через выхлопной канал. Это поможет вашей сушилке работать более эффективно, и ваша одежда будет сохнуть намного быстрее.
Используйте сушилки каждый раз, когда сушите одежду.
Шарики для сушки помогают соприкасаться влажной одеждой с горячим воздухом, создаваемым в сушильной камере.
Стирать по ночам. Так же, как вы должны запускать посудомоечную машину ночью, вам также следует избегать стирки в часы пик днем.Вы можете сэкономить энергию и деньги, решив чистить одежду после наступления темноты.
Стирайте одежду в холодной воде. Температура в стиральной машине не имеет значения, когда дело доходит до чистки одежды. Технологические достижения сделали стирку в холодной воде столь же эффективной, если не большей, чем в горячей воде. Если вы беспокоитесь, что ваша одежда может стать не такой чистой, как при нагревании, вы можете легко перейти на моющее средство с холодной водой.
Линия сушки белья. Конечно, лучший и наиболее энергоэффективный способ сушить одежду — это сушить ее на воздухе. Для более крупных предметов удобнее использовать сушилку. Меньшие вещи и быстросохнущие вещи, такие как спортивная одежда, можно легко высушить на сушке.
Сушка на конвейере также экономит около 1,08 доллара на загрузку, а это затраты, которые могут быстро возрасти.
Поменяйте лампочки на светодиодные. При переключении одного из ваших фонарей на светодиодный расходуется на 80 процентов меньше, чем у традиционных ламп накаливания.Кроме того, они обойдутся вам более чем в 4 раза дешевле. Это означает, что если вы замените каждую лампочку в своем доме на светодиоды, вы сразу же начнете экономить энергию и деньги.
ВилкиИспользуйте интеллектуальные разветвители питания. Интеллектуальные удлинители позволяют разделять энергетические нагрузки в зависимости от того, как часто вы используете устройство. Таким образом, вы можете выключить все свои устройства сразу, когда выходите из дома, вместо того, чтобы отключать все по отдельности.
Окна Используйте оконные шторы летом , чтобы блокировать проникновение тепла через окна.
Министерство энергетики заявляет, что закрывание окон летом может снизить приток тепла до 77 процентов.
Мыть окна зимой. Удаление любых остатков или масел с окон позволяет большему количеству солнечного света проникать в ваш дом и нагревать его естественным образом. Солнечный свет, попадающий в дом, может увеличить приток тепла более чем на 70 процентов, без необходимости вручную повышать температуру.
Расставьте побольше растений вокруг окон. Растения могут помочь естественным образом затенять интерьер вашего дома.Они не только хорошо вписываются в подоконники и украшают комнату, но и помогают охлаждать дом, обеспечивая дополнительную защиту от солнца.
Когда вам действительно нужен дополнительный доллар Для выполнения этих советов требуется немного больше времени, но они того стоят. Если вы хотите глубже изучить свой дом, чтобы сэкономить больше денег, эти решения для вас. На выполнение каждого совета уходит в среднем около часа.
Поддерживайте установленную температуру на термостате. Убедитесь, что температура вашего термостата повышается в холодное время года и понижается в более теплое время года. Общее правило — повернуть термостат обратно примерно на 7-10 ° F от того, на что вы обычно устанавливаете его в это время года, на 8 часов в день. Таким образом, вы можете сократить потребление энергии настолько, чтобы сэкономить до 10 процентов в год на отоплении и охлаждении. Вы можете просто изменить температуру перед тем, как отправиться на работу.
Установите программируемый термостат. Для еще большего удобства вы можете установить термостат, где вы можете контролировать изменения температуры по телефону, например Nest!
Входы Используйте дверные защитные кожухи во всех входах.Закрытие любых мест утечки в подъездах, куда может выходить тепло или охлаждение, чрезвычайно важно для энергосбережения.
Вращающиеся двери сохраняют тепло в восемь раз лучше, чем распашные, что помогает значительно снизить счет за электроэнергию. Сохранение воздуха в помещении чрезвычайно важно для экономии денег, поэтому обязательно закрывайте все участки, где возможна утечка, в любое время года.
Очистите змеевики холодильника. Это может показаться сложной задачей, но если вы не будете часто чистить катушки, ваш счет за электроэнергию может вырасти до 35 процентов.Просто найдите змеевик вашего холодильника и удалите все остатки и пыль пылесосом.
Установите или замените аэратор смесителя на кухне. Аэраторы — это простые небольшие устройства, которые можно установить на любую имеющуюся у вас раковину. Они помогают вам использовать меньше воды за то же время, которое вы обычно используете. Вы можете сэкономить до 40 процентов воды, просто заменив старый аэратор на новый.
Ванная комната Установите или замените аэраторы для смесителей в ванной.
Как указывалось ранее, аэраторы можно установить или приспособить к любой мойке, даже к более старым моделям.
Установите эффективные насадки для душа. Установка новой, более эффективной насадки для душа может сэкономить более 25 долларов в год.
Хотите чистую энергию и более низкие счета за электроэнергию?
Проверить наличие ОсвещениеУстановить диммерные переключатели. Установка диммерных переключателей вокруг вашего дома или квартиры побуждает жителей использовать их. В отличие от общепринятого мнения, диммеры на самом деле экономят ваши деньги, продлевая срок службы ваших лампочек.
Для преданных своему делуЕсли вы готовы вникнуть в каждый уголок в поисках экономии, эти решения могут вам помочь. Хотя на их выполнение может уйти несколько часов или дней, вы можете сэкономить сотни долларов в год.
Вода Установите таймер водонагревателя с регуляторами температуры.
Таймеры водонагревателя предназначены для определения времени подачи горячей воды в дом. Это помогает ограничить потребление горячей воды и может сэкономить более 200 долларов в год, если вы снизите температуру горячей воды по мере ее выпуска.Если вы снимаете или живете в многоквартирном доме, спросите своего домовладельца, будет ли он им пользоваться и будут ли они в нем открыты.
Переходите на высокоэффективные туалеты. Хотя установка более новых и более энергоэффективных туалетов является серьезной инвестицией, вы можете легко вернуть деньги вовремя. Средний унитаз с энергоэффективностью может окупать вас 20 долларов в год, тогда как старый унитаз стоил вам на 20 долларов больше, если не больше.
ПодъездыДержите дом плотно закрытым. Это более надежное решение для устранения сквозняков. Вы можете заделать окна и двери, а также малейшие щели герметиком или уплотнителями.
Отопление и охлаждение Замените фильтры HVAC и печи.
Большинство арендаторов и домовладельцев не обращают внимания на фильтры HVAC и печные фильтры. Однако, если вы потратите время на то, чтобы посмотреть на свои вентиляционные отверстия, вы обязательно увидите, что в них накапливается пыль и остатки. Все, что вам нужно сделать, это снять каждую отдельную вентиляционную крышку и пропылесосить вентиляционное отверстие и фильтр.Если они выглядят и чувствуют, что их нужно заменить, купите новые, чтобы улучшить воздушный поток в вашем помещении. Вы можете сэкономить 7-10 долларов в месяц, если будете регулярно заменять фильтр. Если вы снимаете квартиру, ваш обслуживающий персонал должен регулярно делать это за вас.
Регулярно проверяйте свое оборудование HVAC. Это применимо как к квартирам, так и к домам. Если кажется, что ваше оборудование HVAC не работает должным образом, вы можете попросить руководство проверить ваш отдельный блок.Если у вас есть дом, посмотрите на систему в целом, чтобы увидеть, есть ли какие-либо улучшения или замены, которые можно сделать.
Установите потолочные вентиляторы. Да, понижение температуры зимой и повышение летом помогает снизить потребление энергии за счет изменения температуры. Однако потолочные вентиляторы могут помочь распределить воздух, который, возможно, поднялся до потолков вашего дома. Распространено мнение, что вентиляторы действительно делают дом более прохладным. Однако вентиляторы просто помогают направить на вас горячий или холодный воздух.
Отрегулируйте мебель, чтобы повысить эффективность охлаждения. Иногда ваш диван находится прямо под воздуховодом или закрывает его. Переставьте мебель так, чтобы она находилась в идеальном положении для потока воздуха, это поможет снизить ваши счета за электроэнергию. Если вы не чувствуете, как воздух выходит из вентиляционного отверстия, вы без необходимости измените температуру на термостате. Перемещение мебели через вентиляционное отверстие поможет предотвратить чрезмерное потребление энергии и сократить ваши ежемесячные расходы.
Используйте светоотражающие кровельные материалы. Например, вы можете использовать белые материалы или покрасить крышу в белый цвет, чтобы солнце отражалось от нее летом, сохраняя прохладу в доме.
Совершенствуйте свои навыки работы с ландшафтом. Посадите большие деревья и растения на лужайке так, чтобы тень смотрела на ваш дом. Это поможет защитить ваш дом от чрезмерного солнечного света и неблагоприятных погодных условий. С большим количеством тени вы будете менее склонны снижать температуру в летнюю жару.
Установить зеленую крышу. Во многих новых офисных зданиях в больших городах устанавливают зеленые крыши в качестве изоляции, которая поглощает солнечное тепло и сохраняет тепло зимой.Они также помогают отводить излишки солнечного света, которые могут излишне нагревать здание в жаркие дни. Срок службы зеленых крыш составляет 40 лет, и считается, что зеленая крыша среднего размера может сэкономить владельцу более 200 000 долларов за это время.
Используйте солнечное освещение вне помещений. Вместо того, чтобы ваши наружные фонари работали на грязном электричестве, вы могли бы заменить их солнечными лампами. Они получают энергию от солнца днем и ярко светят ночью, когда вам это нужно.К тому же они очень доступны по цене. Вы даже можете купить солнечные светильники с датчиками движения, чтобы продлить срок их службы.
Установить солнечные батареи. Это один из лучших способов сэкономить максимальную сумму денег на счетах за электроэнергию. Установив солнечные панели, вы можете зарабатывать более 20 000 долларов в год на счетах за коммунальные услуги. Это больше средней стоимости покупки и установки самих панелей.
Независимо от того, в какое место вы позвоните, есть десятки способов снизить ежемесячный счет за электроэнергию.Просто переоценив интерьер и снаружи своего дома, вы обязательно сэкономите сотни долларов в год. И при этом вы значительно сократите свой углеродный след.
Хотите чистую энергию и более низкие счета за электроэнергию?
Проверить доступностьУстройство превращает потраченное впустую тепло в чистую электроэнергию, говорят ученые.
УНИВЕРСИТЕТСКИЙ ПАРК, Пенсильвания. — Новые устройства размером со спичечный коробок могут преобразовать потраченное впустую тепло в наших домах, офисах и транспортных средствах в экологически чистый источник электричества, согласно команде ученых.
«Мы можем использовать все источники ненужного тепла вокруг нас, например, линии горячей воды в наших домах», — сказал Шашанк Прия, заместитель вице-президента по исследованиям и профессор материаловедения и инженерии Penn State. «Обычно все остаточное тепло, выходящее из этих труб, уходит в атмосферу. Теперь мы можем улавливать некоторые из них и преобразовывать их в полезную электроэнергию ».
Термоэлектрические устройства надежно преобразуют тепло в электричество, но эта технология оказалась неэффективной в реальных условиях, говорят ученые.
Новые модули достигли высокой эффективности, ранее достигнутой только в лабораторных условиях.
Когда модули размещаются рядом с источником тепла, электроны, движущиеся с горячей стороны на холодную, создают электрический ток. По словам ученых, устройства не имеют движущихся частей и не производят химических реакций или выбросов, что является многообещающим источником чистой энергии.
Эта технология может также предложить альтернативу установкам для кондиционирования воздуха, содержащим гидрофторуглероды, мощный парниковый газ.По словам ученых, если на устройства подается электричество, они становятся холодными и конденсируют влагу в виде льда.
«Штат Пенсильвании обладает обширным опытом в разработке термоэлектрических материалов и устройств, которые могут быть использованы для выработки электроэнергии и охлаждения», — сказала Прия. «Мы разработали возможности моделирования, изготовления и тестирования материалов и устройств. Основываясь на этой работе, кажется, что в будущем термоэлектричество может иметь большое значение в производстве электроэнергии и охлаждении.
”
По сравнению с коммерческим модулем при размещении рядом с линиями горячего водоснабжения, модули генерировали на 28% большую мощность и на 162% более высокую удельную мощность — мощность на единицу массы термоэлектрических материалов, — сообщили ученые в журнале Американского химического общества ACS Applied Materials & Интерфейсы.
«В этих термоэлектрических генераторах уникальной конструкции используется почти половина термоэлектрических материалов, используемых в коммерческих модулях, что делает их менее дорогими и легкими», — сказал Рави Анант Кишор, инженер-исследователь Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии и соавтор книги. учеба.«Эти модули также могут быть удобно размещены на теле человека для сбора тепла тела, тем самым обеспечивая непрерывный источник питания для носимых и имплантируемых устройств».
Исследователи показали существование критического коэффициента теплопередачи — тепла, передаваемого на единицу площади при заданной разнице температур между термоэлектрической поверхностью и источником тепла или окружающим воздухом, — который можно использовать для оптимизации устройств для различных источников тепла.
Устройства напоминают ряд небольших столиков с двумя поставленными рядом ножками.По словам ученых, изменение размера ножек или соотношения сторон, а также зазоров между ножками или степени заполнения может повлиять на производительность устройств.
Ученые обнаружили критическую точку в коэффициенте теплопередачи, которая требует более высокого соотношения сторон и более низкой доли заполнения с одной стороны и более высокой доли заполнения и более низкого соотношения сторон с другой. Ученые заявили, что результаты предоставляют конкретные критерии проектирования для разработки модулей и могут оказать преобразующее влияние на развертывание технологии.
«Мы смогли определить эту границу, которая дает количественное представление об изменениях в конструкции термоэлектрического модуля в зависимости от среды, в которой он работает», — сказала Прия. «Мы не можем просто создать универсальную конструкцию для термоэлектрических модулей. Дизайн должен определяться местом, где происходит развертывание ».
Ученые также разработали материалы, которые лучше всего работают в различных температурных диапазонах. По словам исследователей, размещение нескольких слоев модулей, каждый из которых оптимизирован для различного температурного диапазона, способствует повышению эффективности.
Ученые изготовили каждый аспект модулей из сырья и учли все компоненты, включая пайку и пайку, в конструкции.
«Область термодинамики существует уже давно, но часто использует фрагментарный подход», — сказал он. «Я думаю, что, глядя на это всесторонне, мы создали очень хорошую основу для того, чтобы сообщество могло улучшать устройства для термоэлектрического преобразования».
Амин Нозариасбмарц, постдокторант, и Бед Пудель, доцент кафедры материаловедения и инженерии Пенсильванского университета, также внесли свой вклад в это исследование.
Агентство перспективных исследовательских проектов Министерства обороны финансировало это исследование через программу MATRIX.
ученых разработали новый способ зарядки гаджетов
МОСКВА, 28 августа 2020 г.
/ PRNewswire / — Ученые НИТУ «МИСиС» разработали новый тип энергоэффективных устройств — термоэлементы, преобразующие тепло в энергию. Это сделает возможным создание портативных аккумуляторов, которые можно будет наносить практически на любую поверхность, включая одежду, для выработки электричества непосредственно с поверхности тела.Результаты представлены в журнале Renewable Energy .
Термоэлектричество — электричество, получаемое из тепла за счет разницы температурных потенциалов — одно из наиболее перспективных направлений «зеленой энергии». Эта разность потенциалов (так называемые температурные градиенты) окружает нас повсюду — нагретое на солнце здание, рабочий транспорт, даже тепло человеческого тела. Проблема в том, что современные термоэлектрохимические ячейки (термоэлементы) имеют довольно низкую выходную мощность.
Ученые НИТУ «МИСиС» нашли решение этой проблемы, разработав новый тип термоэлемента, состоящий из металлооксидных электродов и водного электролита. Эта комбинация увеличит ток, одновременно уменьшив внутреннее сопротивление элемента. За счет использования воды даст на выходе прирост мощности в 10-20 раз по сравнению с аналогами — до 0,2 В при температуре электрода до 85 ° С.
«Показана возможность использования оксидно-никелевого электрода на основе полых никелевых микросфер в термоэлементе.Достигнут рекорд гипотетического коэффициента Зеебека для водных электролитов. Кроме того, мы обнаружили не характерное для термоэлементов нелинейное изменение вольт-амперных характеристик, что обеспечивает повышение КПД устройства », — прокомментировал Игорь Бурмистров, один из авторов работы, ученый НИТУ« МИСиС ».
Высокий коэффициент Зеебека позволяет использовать даже тепло человеческого тела в качестве источника энергии. Есть еще одно существенное преимущество новой конструкции — использование водного электролита снижает стоимость производства и повышает безопасность системы.
Кроме того, ученые намерены добиться увеличения выходной мощности за счет оптимизации состава электродного материала и улучшения конструкции термоэлемента.
