Utilizarea energiei din surse de energie electrică atmosferică - surse alternative de energie

Toată varietatea de fenomene electrice care apar în atmosfera Pământului dă teoria Peltier-Exner, cea mai răspândită la acea vreme. Conform acestei teorii, globul conține un exces mare de energie electrică negativă, care este încărcat și toate obiectele care se află pe ea. Rezultă că câmpul electric care înconjoară Pământul trebuie să aibă un potențial negativ, acesta scade treptat pe măsură ce se îndepărtează de suprafață. Dacă luăm potențialul pe suprafața Pământului egal cu zero, atunci în atmosferă va exista o încărcătură pozitivă în creștere treptată, care într-adevăr se observă în straturile înalte ale atmosferei. Straturile de aceeași aproape de mereu prezent în atmosferă de vapori de apă, suprafața pământului și a prafului electrificată negativ, trebuie să reducă intensitatea câmpului electromagnetic și perturbă distribuția corectă a acestora. Conform acestei teorii, variațiile zilnice și anuale ale electricității atmosferice depind de cantitatea de vapori din atmosferă. Trebuie remarcat faptul că, până de curând, se credea că aerul este foarte bun izolator, și numai cel mai nou timpul de funcționare au arătat că aerul în anumite condiții speciale, devine stăpân (după încălzire la rozridzhuvannya, sub acțiunea radiațiilor ionizante, etc.). Curenții electrici de aer ajung uneori și în latitudinile medii de putere considerabilă, în special în țările polare. La sfârșitul anilor optzeci ai secolului trecut, fenomenul de electroactivitate a fost descoperit și studiat. Acest fenomen este că, sub influența razelor ultraviolete, un conductor încărcat cu electricitate negativă își pierde rapid sarcina. În fenomenele atmosferice acest lucru se manifestă prin faptul că acțiunea razelor ultraviolete, care se află în







Fig. 20.1. Atmosfera este zamli ca un dielectric al unui condensator sferic.

spectrul solar, facilitează trecerea încărcăturii negative a Pământului în atmosferă. Studiile au arătat că radiația actinică are un curs anual și diurn, inversând cursul potențialului, așa cum era de așteptat. În ceea ce privește electricitatea statică, planeta noastră este un fel de condensator sferic, încărcat la aproximativ 300.000 de volți. Sfera interioară - suprafața Pământului - este încărcată negativ, sfera exterioară - ionosfera - este pozitivă. Atmosfera Pământului servește ca izolator. În Fig. 1.20. Un condensator sferic este afișat condiționat.

Puterea câmpului electric al planetei noastre este de aproximativ 130 g / m la suprafață. Cu înălțimea, intensitatea acestui câmp scade. La o altitudine de 10 km, valoarea intensității câmpului este de aproximativ 3% din valoarea sa la suprafața Pământului. Prin atmosferă, curenții ionici și convectivi ai scurgerilor de condensatori continuă să curgă, care ajung la multe mii de amperi. Dar, în ciuda acestui fapt, diferența potențială dintre plăcile de condensatoare nu scade. Pentru a profita de energia acestui condensator încărcat, este necesar să conectați consumatorul de energie la acesta. Pentru a vă conecta la polul negativ - Pământ, este suficient să faceți o punere la punct de încredere. Conectarea la polul pozitiv al generatorului - până la ionosferă - este o sarcină tehnică complexă, soluția la care sunt implicați mulți cercetători. Unul dintre proiectele de utilizare a energiei electrice de energie atmosferică a fost următorul. Un catarg de metal cu un teren bun este instalat pe suprafața Pământului. Construcția unui astfel de dispozitiv este prezentată în Fig. 20.2. Cu o înălțime a catargului de h = 100 metri, diferența de potențial dintre Pământ și partea superioară a catargului va fi numeric de aproximativ 10.000 volți. Sub influența unui câmp electric extern, încărcăturile negative (electroni) încep să se deplaseze în sus, spre partea superioară a catargului, creând astfel un exces de sarcini negative. Și excesul de sarcini negative din partea superioară a catargului va crea propriul câmp electric, îndreptat spre câmpul exterior. Vine un timp când aceste câmpuri sunt egale în magnitudine, iar mișcarea electronilor încetează. Aceasta înseamnă că în conductorul de la care se face catargul, câmpul electric este zero. Cu toate acestea, dacă scoateți electroni din partea superioară a catargului, atunci câmpul electric din interiorul catargului NU va fi compensat în el va curge curent în mod constant.

În acest caz, este suficient să tăiați catargul în orice loc și să includeți sarcina acolo. Pentru a elimina excesul de electroni, s-au propus mai multe metode. O astfel de metodă se bazează în cele ce urmează, în cazul în care fluxul de suflare a vaporilor încărcat negativ placa de metal, perechea va apuca de porțiunea de suprafață a plăcii electronilor liberi și a le transporta cu el. Construcția propusă este prezentată în Fig. 20.3. Pe acest Fig. C este jetul de abur; E este sursa de tensiune; A este un electrod izolat cu ionizare. Emițătorul este o duză cu fantă, care este plasat pe izolat electrod A. Acest potențial de electrod pozitiv este alimentat de la sursa E. care trece prin duza de abur, duza rupe electronii cu margini și le transportă în atmosferă. Astfel, electrodul A la potențialul pozitiv pe acesta un fel activează electrod potențial de schimbare în acest electrod, poate atinge valoarea dorită a curentului emitor. În Fig. 4.20. Se afișează o diagramă schematică a unui alt emițător. Pe acest Fig. 1 - partea superioară a catargului; 2 - generator de impulsuri de înaltă tensiune; 3 - decalaj de scânteie. Acest emițător se bazează pe obținerea unei descărcări prin scânteie. Din generatorul de impulsuri de înaltă tensiune, impulsurile negative sunt alimentate la catarg, iar cele pozitive sunt alimentate la electrod, formând un spațiu de scânteie cu partea superioară a pilonului. Principalul avantaj al unui astfel de dispozitiv este capacitatea de a regla curentul emițătorului prin utilizarea frecvenței de descărcare, mărimea distanței de aprindere.

Fig. 20.2. Diferența potențială dintre pământ și partea superioară a catargului

Fig. 20.3. Una dintre opțiunile emițătorului.

Dar există un dezavantaj - descărcările de scântei creează interferențe radio. Prin urmare, partea superioară a catargului cu spărturi de scânteie trebuie să fie ecranată cu o grilă cilindrică, izolată în mod necesar de catarg. Emițătorul poate fi, de asemenea, construit pe baza unui generator de înaltă tensiune cu putere redusă, care este capabil să creeze o descărcare corona în jurul electrodului radiant de la vârful conductorului. Astfel de generatoare de înaltă tensiune sunt utilizate în industrie în dimovolovyachachah, ionizers de aer, instalații de vopsire electrostatică a metalelor și diverse aparate de uz casnic.

Generatorul generează o descărcare corona sau perie în jurul radiatorului. Această descărcare este cel mai important canal de plasmă prin care electronii de conducere scapă liber în atmosferă deja sub acțiunea câmpului electric al Pământului. În Fig. 20.5. Se afișează dispozitivul unei centrale electrice care utilizează electricitate atmosferică. Există și alte proiecte. Un exemplu este generatorul electrostatic Efimenko. În instalarea sa, un rotor cilindric se rotește într-un câmp electric potențial, creând o putere de aproximativ 70 W cu un dinam convențional. Sursa câmpului (i 6000 V) este câmpul electric al Pământului, pentru care instalația are o antenă și un sol. Un studiu realizat de Fernando Galembeck, prezentat la cea de-a 240-a ședință a Societății Americane de Chimie (ACS), privind formarea încărcăturilor electrice în atmosferă. Aplicarea practică a rezultatelor, potrivit cercetătorului, ar putea fi utilizarea energiei electrice atmosferice. Energia atmosferică este formată, în special, când vaporii de apă se condensează pe particule de praf suspendate în aer. Dar, potrivit lui Halembek, oamenii de știință încă nu au suficiente cunoștințe despre procesele de formare a încărcăturii și despre "ciclul său de viață", care uneori se termină cu fulgere. Anterior se credea că picăturile







Fig. 20.4. Schema unui emițător de scântei

Fig. 20.5. Construcția unei centrale electrice folosind electricitate atmosferică.

apa din atmosferă rămâne neutră din punct de vedere electric chiar și după contactul cu particulele încărcate de praf și alte lichide. Cu toate acestea, datele noi indică faptul că acest lucru nu este cazul.

Halembek și colegii săi au confirmat experimental ideea că, de fapt, proporțiile de apă din atmosferă sunt purtătoare de încărcătură electrică. Cercetatorii au folosit particule de silice si fosfat de aluminiu, adesea gasite in aer ca praf pentru simularea contactului dintre particulele de apa si solidele suspendate. Sa dovedit că, cu o umiditate crescută, siliciul dobândește o încărcătură negativă mai mare, iar fosfatul de aluminiu are o încărcătură pozitivă mai mare decât într-o atmosferă uscată. "Apa din atmosferă poate acționa ca un purtător al încărcăturii electrice și să o transfere altor substanțe cu care intră în contact", explică Halembek. Noi numim acest "hygrostrum". În viitor, va fi posibil să se creeze canale care colectează hygrostrum și îl trimit la nevoile birourilor și clădirilor rezidențiale. La fel cum celulele solare funcționează cel mai bine în zone cu vreme foarte clară, "bateriile cu furtună" vor fi eficiente în regiunile umede, de exemplu în tropice. Grupul Galembek testează diverse materiale pentru a le identifica. care poate fi utilizată cu cea mai mare eficiență pentru utilizarea energiei electrice atmosferice. Cu toate acestea, în conformitate cu oamenii de știință, punerea în practică a ideii de dispozitiv, colectează hygrostrum, este încă departe. Oamenii de știință de la Institutul de Cercetare Științifică pentru Agricultura Electrificarea din Rusia au reușit să transforme energia electricității statice în electricitate, pe care o folosim zilnic. Baza pentru aceasta este candelabrul Chizhevsky, care generează electricitate statică din cauza ionizării aerului. Ca urmare a cercetărilor efectuate în laboratorul institutului, a fost dezvoltat un dispozitiv care servește ca un convertor care acumulează fluxul de energie care provine din candelajul HIV. Fluxul recepționat este direcționat prin fire către unitatea proiectată, iar ieșirea este electrică cu o tensiune de aproximativ 40 volți. Potrivit oamenilor de știință din institutul lor de electrificare a agriculturii, puteți obține tensiune și mai mult. Pentru a face acest lucru, este necesar să eliminați electricitatea statică dintr-o minge suspendată deasupra solului, pe care dispozitivul dezvoltat se transformă ulterior în electricitate obișnuită.

Într-unul dintre proiectele sistemului de utilizare a electricității atmosferice se propune folosirea triboelementelor pentru a crește eficiența, care sunt în plus electrificate de ploaie, furtuni de zăpadă sau zăpadă. (Tribo - de la cuvântul grecesc - frecare, triboelement - un dispozitiv care este electrificat prin frecare mecanică, gradul de electrificare este mai mare, cu atât mai mult suprafața corpurilor interacționate). Acest dispozitiv a propus cuprinde o multitudine de elemente aliniate vertical și kuloloobraznih interconectate, la marginea inferioară a care este atașat un electrod ac al descărcătorului și celălalt electrod este un disc metalic legat la pământ. Construcția acestui sistem este prezentată în Fig. 20.6. Pe acest Fig. 1 - recepționarea antenei în formă de cruce; 2 - triboelemente în formă de cupolă; 3 - electrod de oprire a acului; 4 - locuințe; 5 - un disc metalic este împământat. Camera de condensare este realizată sub forma unui corp de rotație cu o parte superioară conică. Corpul este fabricat din material dielectric. Pe partea de sus a carcasei de metal inferior plasat Terrell - triboelement acel metal lung „nas“, care este solidarizată secvențial (cu un metal „nas“) sunt triboelementy interconectate, care cavitate și camera care comunică. Pe antena cruciformă fixe de top triboelementi. De la marginea triboelementului inferior, acul cade vertical. Pe baza camerei se află electrodul metalic sub formă de disc a maselor de sol. Aparatul funcționează după cum urmează Terrell-triboelementy dispuse vertical și conectat la o formă de antenă cruciform.

Fig. 20.6. Instalare cu elemente trieb.

În Fig. 20.7. Se afișează un dispozitiv separat pentru acumularea energiei electrice atmosferice. Pe acest Fig. 1 - receptor; 2 - izolator; 3 - cablu de înaltă tensiune; 4 - catargul; 5 - trageri ale catargului; 6 - convertor de tensiune; 7 - deturnarea către consumator. În Fig. 8.20. Este prezentat dispozitivul stației electrice proiectate constând din mai multe dispozitive pentru acumularea de energie electrică atmosferică.

Modul de acumulare a electricității atmosferice prin intermediul aeronavelor. Această metodă este realizată prin lansarea unei aeronave și transmiterea energiei electrice printr-un canal conductiv, este conectată electric la un dispozitiv de stocare a energiei. Se propune utilizarea unui aerostat ca avion. Acest balon este conținut într-o carcasă conductivă electrică de formă sferică și este ținută la înălțimea celei mai mari cantități de presiune atmosferică?

Fig. 20.7. Dispozitiv pentru acumularea de energie electrică atmosferică.

Fig. 20.8. Construcția unei centrale electrice pentru acumularea de energie electrică atmosferică.

electricitate, folosind un cablu din material dielectric. Valoarea înălțimii necesare este determinată de indicarea ampermetrului. Ca dispozitiv de stocare, este utilizat un dispozitiv de stocare capacitiv. Energia electrică acumulată de suprafața conductivă a conductei balonului este transferată către acumulatorul capacitiv prin intermediul unui fir electric. Trebuie remarcat faptul că pentru prima dată în 1921 s-au efectuat experimente cu acumularea de energie electrică atmosferică. Herman Plowson, în Finlanda, a efectuat experimente cu baloane fabricate din foi subțiri din aliaj de magneziu și aluminiu, acoperite cu ace foarte ascuțite, fabricate electrolitic. În Fig. 20.9. Se arată că a dezvoltat un dispozitiv cu două baloane. Pe acest Fig. 1 - baloane; 2 - o rețea metalică; 3 - cabluri metalice; Turn 4 din lemn; 5 - energie electrică acumulată. Plauson a primit o putere de 0,72 kW de la un balon și de 3,4 kW de la două, ridicată la o înălțime de numai 300 m. Pe dispozitivele sale, în anii 1922-24 a primit brevete americane, britanice și germane. În prezent, există multe proiecte care folosesc baloane. Un astfel de proiect este lansarea în atmosferă a unui grup de baloane capabile să atragă energie electrică. Aceste aerostate sunt conectate prin cabluri electrice, care fixează și baloane pe sol în tancuri care conțin o soluție de apă și electroliți. Dacă un astfel de grup de baloane se ridică suficient de mult spre straturile ionizate inferioare ale atmosferei, un curent electric constant va curge prin electrolitul dizolvat, ceea ce va conduce la descompunerea apei în hidrogen și oxigen. Mai mult, aceste gaze pot fi colectate în același mod ca și în orice alt dispozitiv electrolitic. La începutul anilor 60 ai secolului XX, a fost propus un proiect de utilizare a "curenților electrici" din atmosfera superioară. În conformitate cu acest proiect, arzătoare puternice sunt instalate pe partea de sus a muntelui. La combustibil se adaugă substanțe ionizante, de exemplu compuși de potasiu. Aceasta creează o coloană înaltă de gaz ionizat - un bun conductor de electricitate. Deasupra arzătoarelor este instalată o rețea de cupru cu celule mari fixate pe izolatoare. Întreaga structură este fundamentată.

Fig. 20.9. Primele experimente privind acumularea de energie electrică atmosferică

Dar, din considerente de ecologie, în prezent acest proiect nu este implementat. Astăzi, canalul ionic poate fi creat într-un alt mod. De exemplu, cu ajutorul unei surse direcționale de radiații radioactive - au fost propuse astfel de idei și, de altfel, fulgerele acestui model au fost utilizate pentru protecția împotriva fulgerului de obiecte de importanță deosebită. Cu toate acestea, tijele de fulgere ale izotopilor, deși capabile să inițieze un fulger, nu rezolvă problemele de stabilitate ale predictibilității evacuărilor. Între timp, nu pare să existe nicio soluție la problemă. Metoda constă în scanarea preliminară a unui nor de furtună cu un fascicul laser de putere redusă pentru a identifica regiunea cu cea mai mare intensitate a câmpului electrostatic. După scanare, laserul este orientat în această regiune. Un fascicul laser puternic care trece prin gaura din colectorii de curent creează un canal de plasmă între nor și pământ de-a lungul căruia este direcționat curentul electric. Încărcarea norului curge de-a lungul canalului de plasmă în colectorul curent și este transmisă prin conductorul de curent către magazia de energie. Printre altele, o astfel de instalare va face de asemenea posibilă realizarea unei funcții de protecție împotriva fulgerului pentru diferite obiecte fără utilizarea materialelor periculoase foarte active.







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: