Jak získat energii bez elektřiny?

Celý život lidstva, tak či onak, je postaven na využívání energie, jejíž boj o účinnost zdrojů (a také o jejich zásadní dostupnost) probíhá. Přesto existuje veřejně dostupný zdroj, zcela zdarma a v literatuře mnohokrát popsaný – atmosférická elektřina. Nemyslí se tím získávání energie např. pomocí větrné energie, ale její přímé získávání ze vzdušného oceánu.

A právě o tom si povíme v tomto článku.

▍ Trochu teorie

Planeta Země sama o sobě je dobrou zásobárnou energie, ke které má smysl se obracet, protože je obklopena silným elektrickým polem, jehož zdrojem jsou přírodní jevy (fyziku toho, co se děje, však plně nerozumí ani vědci Více o tom níže).

Všeobecně se uznává, že povrch Země je záporně nabitý a hodnota náboje je 5 * 10^5 C, což má za následek intenzitu elektrického pole na povrchu řádově 130 V/m v létě a asi 300 V/ m v zimě.

Takové napětí není nic mimořádného, ​​protože před bouřkou se napětí může zvýšit až na desítky kilovoltů na metr. Lidé se tak ale necítí díky vzduchu, který je dobrým izolantem.

Síla pole klesá s rostoucí nadmořskou výškou a prakticky mizí ve výšce kolem 10 km. Ve výšce několika desítek kilometrů se zase nachází vrstva kladně nabitých iontů (ionosféra), jejichž náboj kompenzuje záporný náboj zemského povrchu.

Můžeme tedy říci, že atmosféra je izolantem mezi dvěma deskami tohoto druhu obřího „kondenzátoru“. Navíc právě s procesy nabíjení tohoto kondenzátoru jsou spojeny hlavní rozpory ve výpočtech, které dosud nebyly vyřešeny. Hlavním rozporem je pochopení, že jakýkoli kondenzátor má svodové proudy, které pro Zemi, přepočteme-li její povrch, jsou asi 1800 A, zatímco celková hodnota elektrického náboje je asi 5,7 * 10^5 C.

Z toho vyplývá, že zcela pozemský kondenzátor by se měl teoreticky vybít v časovém úseku nejvýše 10 minut (což však v praxi nevidíme). To znamená, že existuje určitý generátor, který tento přirozený kondenzátor neustále dobíjí, a výkon tohoto generátoru by měl být více než 700 megawattů! Co to je a jaké jsou jeho mechanismy fungování, věda stále nemůže s jistotou říci, navzdory přítomnosti mnoha teorií.

READ
Co lze snadno pěstovat na zahradě?

▍ Metody výroby elektřiny

Všechny myšlenky věnované těžbě atmosférické elektřiny, tak či onak, jsou založeny na jednoduchém počátečním principu: zvedněte vodič co nejvýše od povrchu země. Horní část vodiče bude tedy nabitá kladně a spodní část bude nabita záporně.
Zde však okamžitě vyvstává několik problémů v plné síle:

  • je fyzicky obtížné zvednout vodič do více či méně vysoké výšky;
  • proud nebude jednoduše téci z jednoho pólu na druhý (nezapomeňte, že atmosféra je dobrý izolant).

V tomto procesu se jim ale docela dá pomoci a dobře k tomu poslouží korónový výboj, díky kterému se budou elektrony neustále uvolňovat z hrotu vodiče a unikat z atmosféry a díky i minimálnímu pohybu atmosférických hmot , nedojde k nasycení v blízkosti horní špičky vodiče. Alternativně může jako podobné jiskřiště sloužit i Teslova cívka (mimochodem, podobný způsob byl již patentován).

Pokud jde o sílu větru, obecně lze říci, že v průměru od výšky 160 m se rychlost větru zdvojnásobí ve srovnání s výškou 10 m (jedním z důvodů zvýšení rychlosti větru je pokles atmosférického tlaku, a tím snížení třecí síly). Navíc v povrchové vrstvě je rychlost větru značně plovoucí a s výškou se stabilizuje, kde kolem 400-500 m může rychlost větru dosáhnout 17 m/s (léto) nebo více (zima).

Nedá se říci, že by experimenty s atmosférickou elektřinou začaly až nyní, za jeden z prvních badatelů je považován Benjamin Franklin (v USA) a v Rusku Georg Richmann (při pokusech ho zabil blesk).

Následně experimenty pokračovaly a např. badatel Plauson při svém experimentu zvedl balon na 274 m (300 yardů) a dokázal z něj odebrat asi 400 voltů napětí a 1.8 A proudu.

Balónek byl vyroben z tenkých hliníkových plechů posetých na vnější straně jehlami, které byly kolem špičky potaženy radiovými solemi pro zvýšení ionizace (v podstatě analogie přístupu korónového výboje). Pro zvýšení efektu byly hliníkové plechy potaženy fotovoltaickou kompozicí, která umožnila dodatečně generovat energii ve světle.

Obrázek Elena Větrová

Jak poznamenal Plauson, „sto takových koulí by mělo generovat asi 70 kW v létě a až 280 kW v zimě.

Následně pokračoval ve svých experimentech a postavil výkonnější verzi svého kolektoru atmosférické energie v Alpách mezi dvěma vrcholy a dokonce na to získal patent (US1540998):

READ
Jak správně namáčet semínka granátového jablka?

Obrázek Elena Větrová

Ti, kteří se chtějí s přístrojem seznámit, mohou najít knihu, kde podrobně nastínil podstatu technologie jako celku: „Gewinnung und Verwertung der Atmosphärischen Elektrizität“ (1920)

Jiný badatel, Jules Guillot, dokázal ve dvacátých letech sestrojit tzv. „elektrický sifon“, který dokázal při zvednutí antény do výšky asi 1920 m generovat asi 2,5-3 kW.

Stolní anténa s výškou asi 2 m dávala výstupní výkon asi 300 W.

Obrázky Elena Větrová

Jak sám vynálezce uvedl, sifony tohoto typu slouží ke sběru elektřiny ze vzduchu vytvářením magnetického pole. Ke spuštění systému byla použita Ruhmkorffova cívka – elektromechanický měnič stejnosměrného nízkého napětí na vysoké střídavé napětí.

V současné době testeři také provádějí tyto fascinující experimenty, které poskytují podněty k zamyšlení. Například zakladatel zdroje lasersaber provedl experiment, během kterého pomocí dronu s hexakoptérou zvedl konec tenkého elektrického drátu do výšky asi 30 m, zatímco druhý konec drátu byl připojen k elektrostatickému motoru. , jehož část výbojových elektrod byla uzemněna. To stačilo k uvedení motoru do pohybu:

Malá informace: principem činnosti takového motoru je tok nábojů po povrchu rotujícího rotoru, od jedné korónové elektrody ke druhé, pomocí rotujícího rotoru, který funguje jako nosič náboje (na obrázku níže). Směr otáčení rotoru motoru závisí na úhlu sklonu elektrod:

Některé z těchto motorů vypadají docela působivě:

Na výše uvedeném experimentu se zvedáním drátu pomocí hexakoptéry je docela zvláštní, že korónový výboj nastává na základně svislého vodiče, v motoru, a ne na jeho vrcholu (jak se předpokládá). Zřejmě by zde, jednoduše teoreticky, mohla být účinnost vyšší (s výbojem nahoře), ale i to stačí k fungování systému.

Nicméně princip sám o sobě docela funguje a ani ruští vynálezci ho neignorují. Například následující patent je známý pro systém pro získávání energie z atmosféry, který na schématu dostatečně podrobně vysvětluje podstatu fungování zařízení:

obraz

Obrázek otlad.ru

A dokonce vytvářejí zařízení plné velikosti (docela fungující!):

Jak již bylo uvedeno výše, jedním z významných problémů je potřeba zvednout přijímací anténu do více či méně významné výšky, aby bylo možné využít výhody gradientu pole v daném intervalu.

READ
Jak vypadá zahradní hloh?

Někteří ruští vědci se s tím snaží bojovat vývojem zařízení, která nevyžadují zvednutí antény do významných výšek.

Zařízení diskutované v článku G.T. Kasjanova má přesně tuto výhodu:

obraz

Obrázek natural-sciences.ru

Kde na obrázku: 1 – anténa; 2 – generátor střídavého napětí, napájený baterií; 3 – vysokonapěťový transformátor; 4 – užitečné zatížení (ve výchozím nastavení – odpor několika kOhmů); 5 – uzemnění.

Anténa v tomto zařízení používá desku o ploše asi jeden metr čtvereční (kovovou nebo pokovenou), umístěnou v tak nízké výšce, že není třeba hovořit o využití gradientu elektrického pole Země (konkrétní výška není uvedeno v článku).

Zařízení funguje ve zkratce následovně: do antény je přiváděn vysokonapěťový proud 800-1000 V s frekvencí řádově několika desítek kHz.

V tomto případě začíná být anténa obklopena vysokonapěťovým elektrickým polem, které polarizuje molekuly vzduchu, díky čemuž se mění na dipóly a jsou uspořádány podle siločar tohoto pole, což zase způsobuje zvýšení hustoty náboje na povrchu antény.

V praktických experimentech z něj tvůrci zařízení dokázali vydolovat asi 20 W výstupního výkonu, přičemž spotřeba zařízení nebyla větší než 9,5 W.

Teoreticky takové malé zařízení značně zjednodušuje proces získávání atmosférické elektřiny a činí jej spolehlivějším.

Abych to shrnul, rád bych řekl, že využití atmosférické elektřiny jako zdroje energie je velmi zajímavé, vzhledem k jejímu potenciálu a současnému nedostatečnému využití v lidských činnostech. Nicméně vývoj takových metod výroby elektřiny může poskytnout lidstvu potenciálně čistý zdroj nekonečné (podmíněně) energie.

Existují však také potenciální potíže kvůli nutnosti zvedat antény pro sběr proudu do vysokých nadmořských výšek (což je samo o sobě problematické, protože počasí je samozřejmě proměnlivé, pokud se uvažuje o možnosti vysoké nadmořské výšky), a také kvůli skutečnost, že jak někteří vědci poznamenávají, taková zařízení dobře přitahují blesky.

Nevyužitý potenciál tak zajímavého tématu stojí za to se na něj blíže podívat.

Jsme zvyklí přijímat elektrickou energii z vnějších zdrojů – především z městských sítí. Když je řeč o alternativních zdrojích, první, co nás napadne, jsou samozřejmě solární panely a větrné generátory. Dnes ale chceme hovořit o zajímavějších zdrojích, ze kterých můžete elektřinu získávat doma.

READ
Jak ibišek působí na tělo?

Foto: Pixabay

Jak získat elektřinu z topné baterie

Abychom získali zdarma elektřinu z topných radiátorů, budeme potřebovat další zařízení v podobě Peltierova termoelektrického článku. Peltierův článek se skládá ze dvou keramických desek, mezi kterými je uzavřeno velké množství polovodičů ve formě termočlánků.

Princip činnosti je založen na vzniku teplotního rozdílu při protékání elektrického proudu. Obvykle se taková zařízení používají k vytváření mobilních chladicích jednotek, ale lze dosáhnout opačného účinku. Stačí změnit polaritu zapojení prvku a chladicí efekt se změní na ohřev.

Peltierův prvek. Foto: aliexpress.ru

Pokud je tomuto prvku na jedné straně přiváděno teplo a na druhé straně naopak ochlazován, pak vytvořením teplotního rozdílu na jeho površích je možné z něj odebírat elektřinu, což je docela stačí například pro provoz LED lampy.

Pro upevnění konstrukce k topné trubce můžete použít hliníkový úhelník. A pro zvýšení kontaktní hustoty lze vzniklé mezery utěsnit hliníkovou fólií.

Dále budete potřebovat měnič napětí, který zvýší napětí 0,5 V vytvořené Peltierovým prvkem na 3 – 5 V, nutné pro provoz LED svítilny.

Převodník napětí. Foto: aliexpress.ru

Peltierův článek jednak ohříváme teplem z topného tělesa a jednak ochlazujeme okolním vzduchem. Chcete-li zvětšit plochu chladicího povrchu, můžete použít běžný chladič ze starého počítače. Čím větší je jeho plocha, tím lépe.

Takové zařízení může být užitečné jako bezplatné nouzové osvětlení například u vchodu. Samozřejmě, že tento způsob výroby elektřiny lze nazvat pouze podmíněně zdarma, protože za vytápění platíte tak či onak, ale proč nevyužít cashback v podobě elektřiny zdarma?

Elektřina z vodovodu

Druhou neméně zajímavou metodou je vložení minigenerátoru do vodovodu. Výroba elektřiny z energie proudění vody není sama o sobě novinkou. Vodní elektrárny na podobném principu fungují po celém světě. A přehrady pro jejich využití jsou jedním z nejsložitějších technických zařízení.

Zajímavost: Při stavbě přehrady Hoover Dam bylo použito 600 tisíc tun cementu a 3,44 milionů m³ speciálního plniva. Beton nalitý v roce 1933 ještě zcela neztvrdl.

Na stavbě se podílelo více než 5 tisíc dělníků, zemřelo 96 lidí.

Malé generátory, které lze instalovat přímo do vašeho domácího vodovodu, lze zakoupit v internetových obchodech. Generátor je napojen na malou baterii a takto nashromážděná elektřina se využívá pro svícení.

READ
Jak jsou melouny užitečné?

Foto: aliexpress.ru

Někteří řemeslníci vyrábějí takové generátory vlastníma rukama, sestavují je ze starého vodoměru a čerpadla z pračky. Takové generátory jsou dokonce napojeny na toaletní nádrže. Výpočty ukazují, že elektřina vyrobená jedním spláchnutím toaletní nádržky vystačí na 12 minut nepřetržitého svícení 5wattové LED lampy.

Foto: Youtube / Dmitry Kompanets

Elektřina z podomácku vyrobených baterií

Elektřinu lze získat z improvizovaných baterií sestavených doslova „na koleně“. Jak víte, každá baterie je založena na nabitých částicích vytvořených při interakci kovů umístěných ve vodivé kapalině.

Stačí vzít dvě desky z různých kovů, například zinek a měď, a umístit je do sklenice s vodou a poté tento okruh uzavřít pomocí LED lampy jako zátěže. Tento design vám umožní získat asi 0,8 V.

Navíc toto napětí nebude záviset na ploše desek.

Pokud zapojíte několik těchto párů desek do série, získáte poměrně prostornou baterii, která stačí na provoz dobré LED svítilny.

Rate article
Add a comment

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: