Словосочетание «свободная энергия», которое сегодня часто встречается в Интернете и звучит на некоторых телеканалах, судя по всему, возникло как неудачный перевод английского «free energy». Слово «free» имеет ряд значений, включая «бесплатный» и «свободный». Между тем «свобода» и противоположное ему понятие «несвобода» («закрепощение») применимы к социальным структурам, но не к энергетическим системам. Видимо, горе-переводчики, которые изобрели русскоязычную «свободную энергию», схалтурили или воспользовались программами машинного перевода.

Почему же очевидно нелепое выражение прижилось и получило широкое распространение? Возможно, потому, что оно звучит как общечеловеческая ценность и высокий идеал, который трудно оспорить, да и не хочется. Попробуйте возразить против энергетической свободы, равенства и братства!

Редакция

Источник: Theoria Apophasis

Фрагмент лекции Н.

«Я придерживаюсь той мысли, что есть такое явление, которое мы привыкли называть электричеством. Вопрос состоит в том, что это за явление? или: что из всего того, о существовании чего нам известно, наиболее подходит под определение электричества? Мы знаем, что оно ведет себя как несжимаемая жидкость; что в природе оно должно быть в постоянном количестве; что его нельзя ни произвести, ни уничтожить; и, что наиболее важно, электромагнитная теория света и все наблюдаемые факты учат нас, что явления электричества и эфира идентичны. Тут же приходит мысль, что электричество можно назвать эфиром. Фактически этот взгляд, в определенной мере, высказывался д-ром Лоджем. Его интересный труд читали все и многих его аргументы убедили. Блестящий талант и интересная тема завораживают читателя, но когда это впечатление тает, понимаешь, что всё это лишь ловкие объяснения. Я вынужден признаться, что не верю в два электричества, и еще меньше — в двойственную структуру эфира.

Реализация вековой мечты по производству электроэнергии из воздуха

В то время как Европейский Союз стремится к климатической нейтральности к середине века, команда матери и сына помогает преодолеть потенциальное препятствие: ограниченное количество возобновляемых источников энергии источники, способствующие отказу ЕС от ископаемого топлива.

Андрей Любчик является партнером проекта CATCHER, целью которого является расширение комплекса чистой энергии за счет усовершенствования преобразования атмосферной влаги в электричество.

Старый сон

Этот метод включает в себя сбор крошечных зарядов статического электричества, содержащихся в газообразных молекулах воды, которые повсеместно присутствуют в атмосфере. Этот процесс известен как гидроэлектричество или электричество влажности.

«Мы считаем, что благодаря этому новому источнику возобновляемой энергии мы резко повысим эффективность и возможности перехода на зеленую энергию», — сказал Любчик, главный исполнительный директор португальского стартапа Cascatachuva Lda. Он также является инженером-химиком в португалоязычном университете гуманитарных наук и технологий в Лиссабоне, Португалия.

В начале 1900-х годов сербско-американский изобретатель Никола Тесла мечтал об использовании энергии воздуха. Он провел серию экспериментов, пытаясь улавливать электрические заряды из атмосферы и преобразовывать их в электрический ток.

Со времен Теслы ученые узнали больше о том, как электричество образуется и высвобождается в атмосфере, и обнаружили, что водяной пар может нести электрический заряд.

Ноу-хау может стать стимулом для ЕС, который получает около 22% энергии из возобновляемых источников. Компания находится на пути к ужесточению целевого показателя на конец десятилетия для таких источников, которые также включают гидроэнергетику, до 45%.

“

Мы резко повысим эффективность и возможности перехода на зеленую энергию.

Андрей Любчик, CATCHER и SSHARE. и уголь.

Новая технология

CATCHER, финансируемая программой Pathfinder Европейского совета по инновациям, объединяет восемь партнеров из шести стран Европы для изучения возможностей.

Хотя общая идея может быть такой же, конкретная технология, используемая CATCHER, сильно отличается от технологии Tesla. В проекте используются панели, изготовленные из оксида циркония — твердого кристаллического материала — для захвата энергии из атмосферной влаги.

Оксид циркония представляет собой керамический материал, широко используемый в таких вещах, как зубные имплантаты, передовые стеклоподобные материалы, электроника и оболочка для ядерных топливных стержней.

При изучении свойств наноматериалов, изготовленных из оксида циркония семь лет назад, исследователи начали замечать признаки гидроэлектричества, по словам Светланы Любчик, координатора CATCHER и матери Андрея Любчика.

Как и он, она инженер-химик в португалоязычном университете. Они предприняли различные инициативы, чтобы попытаться использовать этот потенциал.

В настоящее время исследователи достигли точки, когда пластина размером 8 на 5 сантиметров из их материала может генерировать около 0,9 вольта в лаборатории при влажности около 50%. Это сравнимо с выходной мощностью половины батарейки АА.

Работая над повышением эффективности своего гидроэлектрического материала, команда ожидает, что после усовершенствования элементы смогут собирать такое же количество электричества, как и фотоэлектрические элементы аналогичного размера.

Исследователи также считают, что элементы будут использоваться аналогично солнечным панелям — либо в качестве крупных электростанций, либо в качестве источника энергии для отдельных зданий.

Стационарные состояния

Клетки создаются путем производства очень маленьких однородных наночастиц оксида циркония и последующего их сжатия в лист материала с аналогичной структурой, включая ряд каналов или капилляров.

Наноструктура генерирует электрические поля внутри капилляров, которые отделяют заряд от молекул воды, поглощаемых из атмосферы, по словам Андрея Любчика.

Результатом является каскад физико-химических, физических и электрофизических процессов, которые захватывают электрическую энергию.

В одном отношении новая технология будет иметь преимущество перед солнечной и ветровой энергией. В то время как панели и турбины должны быть расположены так, чтобы улавливать солнечный свет и ветер, гигроскопические элементы не требуют специального размещения, поскольку локальные уровни влажности практически не меняются.

“

Мы можем внести свой вклад в политику ЕС в отношении энергетической независимости.

Светлана Любчик, CATCHER и SSHARE

Тем не менее, гигроскопические элементы не обязательно будут доступны везде, поскольку для их работы требуется минимальный уровень влажности.

«Например, если на улице минус 15 градусов, так что все замерзло, воды в воздухе не будет», — сказал Андрей Любчик.

Потолочное решение

Вместе со своей матерью он также является координатором проекта SSHARE, финансируемого ЕС, который работает над реальным применением путем включения гидроэлектрических элементов в систему отопления и охлаждения.

«Мы объединяем обе технологии и делаем их самодостаточными», — сказал Андрей Любчик.

Система отопления и охлаждения основана на усовершенствованной излучающей панели, которую можно установить на потолке помещения.

Над панелью проходят перфорированные водопроводные трубы, подающие горячую или холодную воду, в зависимости от того, нужно ли обогреть или охладить помещение. Затем панель излучает тепло в помещение или поглощает его из помещения через атмосферную влажность, подобно тому, как кожа может излучать тепло через пот.

Система должна обеспечивать питание насосов, обеспечивающих циркуляцию воды, за счет гидроэлектричества, вырабатываемого при прохождении водяного пара через панель.

Самодостаточная система отопления подчеркивает, как гидроэлектроэнергия может помочь ускорить переход к нулевому потреблению энергии, говорят исследователи.

«Мы можем внести свой вклад в политику ЕС в плане энергетической независимости», — сказала Светлана Любчик.

Исследования в этой статье финансировались ЕС. Если вам понравилась эта статья, поделитесь ею в социальных сетях.

Посмотреть видео

Будет ли в будущем электричество производиться из воздуха?

Блоги

9 минут

04 апреля 2022 г.

возобновляемые источники энергии

Технологии становятся все более мобильными. Для электромобилей, автономных систем, роботов, носимых устройств и мобильных электронных устройств источник питания оказывается ограничивающим фактором. Это связано с тем, что объем, вес, ограниченная емкость и длительное время зарядки аккумуляторов ограничивают мобильность и гибкость. Средством от этого может быть беспроводная передача энергии или, что еще более последовательно, генерация энергии непосредственно в мобильном устройстве.

Передача энергии через пустое пространство не нова. Солнце практикует эту процедуру уже более 4,5 миллиардов лет. Но потери гигантские; Большая часть энергии, излучаемой солнцем, теряется в космосе, и лишь малая часть достигает небесных тел, которые вращаются вокруг него, и только часть этой энергии в конечном итоге может быть использована. То же самое относится к земле, когда речь идет о беспроводной передаче энергии на расстояния более нескольких сантиметров: их эффективность (отношение полезной энергии к общему расходу энергии) значительно ниже 1 процента и быстро падает с расстоянием.

Одним из решений является объединение электромагнитной энергии. Вот почему Emrod , компания чистых технологий, основанная в Окленде, Новая Зеландия, в 2019 году, использует метод формирования луча, который преобразует электричество в параллельный электромагнитный луч, направляемый непосредственно от одной антенны к другой. Через год после своего основания Emrod представила доказательство концепции беспроводной передачи энергии с эффективностью формирования луча более 97 процентов. Основатель и генеральный директор Грег Кушнир объясняет ключевую инновацию: «Мы достигаем высокой эффективности с электромагнитными метаматериалами. С их помощью мы можем прочно связать электромагнитную энергию в передающей антенне. Мы убеждены, что благодаря дальнейшим улучшениям на стороне передачи, и особенно на приемной стороне (там, где в настоящее время происходят большие потери), мы сможем реализовать эффективность всей системы более чем на 80 процентов». Обычный КПД для передачи электроэнергии по высоковольтным линиям составляет 60-95 процентов, в зависимости от страны и с учетом убытков, например, из-за хищения электроэнергии. Метаматериалы, такие как композиты металла и пластика, обладают «неестественными» оптическими, электрическими и магнитными свойствами. Они содержат искусственные повторяющиеся структуры, которые необычным образом взаимодействуют с электромагнитными волнами при условии, что эти структуры меньше длины волны. Например, метаматериал может направлять радарные лучи вокруг себя так, что остается невидимым для радаров.

Сейчас проходят полевые испытания

Кушнир объясняет: «Метаматериалы, которые мы разрабатываем и создаем, характеризуются такими умными свойствами, как точная форма, геометрия, размер, ориентация и расположение, что позволяет нам блокировать, ослаблять, усиливать или перенаправлять электромагнитную энергию». Emrod использует частоту 5,8 гигагерца для беспроводной передачи энергии. Эта частота, которая также используется радаром, направленным радио, WLAN и Bluetooth, в значительной степени не зависит от погодных условий. Технология формирования луча, разработанная Emrod направляет энергию в виде сильно связанного «стержня» от передающей антенны через релейные антенны к приемной антенне. Название компании также происходит от этой технологии: «Em» означает электромагнитный, «стержень» — стержень. В сотрудничестве с новозеландским поставщиком электроэнергии Powerco компания Emrod разработала более крупный прототип для помещений и планирует создать беспроводную систему, которую можно будет использовать для дальнейшего расширения сети снабжения Powerco . Ожидается, что система поможет обеспечить электроэнергией удаленные районы и устранит необходимость прокладки дорогостоящего медного кабеля в районах со сложным рельефом. Кроме того, считается, что беспроводная система значительно снижает затраты на техническое обслуживание и снижает воздействие на окружающую среду. «Особенно для производства электроэнергии из возобновляемых источников беспроводная передача энергии предлагает себя в качестве ключевой технологии для передачи энергии потребителю устойчивым образом», — говорит Кушнир. Это связано с тем, что транспортировка по кабелю требует много места из-за подстанций и опор линий электропередач, а также многих материалов, таких как медь и сталь, а также значительного объема работ по техническому обслуживанию и ремонту.

Постоянные устройства Emrod можно использовать там, где обычные проводные соединения неэкономичны, сложны в установке или обслуживании. На фото показана тележка с антенной, которую можно использовать, например, для беспроводного энергоснабжения в районах стихийных бедствий.

Беспроводная передача энергии на короткие расстояния уже стала частью нашей повседневной жизни. Беспроводная передача энергии на большие расстояния требует значительных технических усилий, таких как узкоспециализированная конструкция антенны Emrod , чтобы минимизировать потери. Однако, если передатчик и приемник находятся на расстоянии всего нескольких сантиметров друг от друга, транспортировку энергии по воздуху с малыми потерями реализовать проще, и это уже является современным уровнем техники. В простейшем случае передатчик и приемник представляют собой две катушки, обращенные друг к другу на небольшом расстоянии.

Установлен принцип индуктивной связи

Если через катушку передатчика проходит переменный ток, его переменное магнитное поле индуцирует переменное напряжение в катушке приемника. Беспроводные зарядные станции для электрических зубных щеток и смартфонов уже работают по этому принципу индуктивной связи. Такие передовые системы, передающие электроэнергию по беспроводной сети с высокой эффективностью до двух метров, уже есть в продаже. Кроме того, широко используются пассивные транспондеры RFID (RFID = радиочастотная идентификация), которые не требуют внешнего источника питания или батареи. Крошечные транспондеры служат в качестве смарт-карт в системе контроля доступа, в качестве иммобилайзеров для автомобилей, в качестве имплантатов для идентификации животных, в качестве радиометок для маркировки товаров и многого другого. Лучи считывающего устройства не только передают информацию, но и энергию для работы транспондера. Рельсовые транспортные средства, такие как Transrapid , разработанный в Германии высокоскоростной монорельсовый поезд с использованием магнитной левитации, также оснащен беспроводной индуктивной связью. Эта технология, вероятно, станет особенно важной для электромобилей. В будущем автомобильные аккумуляторы можно будет заряжать во время движения по зарядной полосе дороги, в которую встроены катушки или пластины, увеличивая запас хода батареи до тысяч километров. Однако для электромобилей и промышленных приложений задача гораздо сложнее, чем для RFID и небольших устройств. Аккумулятор смартфона можно быстро зарядить мощностью 5 Вт. Для электромобилей, автономных мобильных роботов, напольных конвейеров и другого промышленного оборудования требуется в 1000 раз больше беспроводной энергии. Такие системы все еще находятся в зачаточном состоянии. Тем не менее, команда из Университета Колорадо в Боулдере, США, недавно представила тестовую установку, которая передает 1 киловатт на расстояние 12 сантиметров.

Физик Джун Яо и микробиолог Дерек Ловли разработали воздушный генератор, который соединяет электроды с белковыми нанопроволоками таким образом, чтобы генерировать электрический ток из водяного пара, естественно присутствующего в атмосфере.

Команда использует емкостную, а не индуктивную связь, которая включает передачу энергии на основе высокочастотного электрического поля. В будущем технико-экономические обоснования должны будут показать, можно ли оптимизировать этот принцип и применить его в промышленной практике. В конце концов, промышленным секторам нужны не только решения, минимизирующие потери энергии, но и стандартизированные конструкции и надежные компоненты, способные выдерживать суровые производственные условия, а также микроконтроллеры со встроенным интеллектом для оптимизации передачи энергии.

Все эксперты согласны с тем, что потенциал промышленного Интернета вещей (IIoT), объединения в сеть машин, складов, грузовых автомобилей, роботов и датчиков можно по-настоящему использовать только тогда, когда компоненты будут освобождены от кабелей. Это не только делает их более мобильными и гибкими в использовании, но и устраняет вилки и розетки и, следовательно, проблемы с контактами и утечки, а также делает их более надежными и требует меньше обслуживания. Однако возможно, что беспроводная передача энергии является лишь переходной технологией. Ученые из Массачусетского университета в Амхерсте недавно представили Air-gen , генератор размером с ноготь, который производит электричество просто из воздуха, точнее, из влаги в воздухе. Команда, возглавляемая микробиологом Дереком Ловли и физиком Джун Яо, использует электропроводящие белковые нанопровода, производимые бактериями вида Geobacter. Air-gen состоит из пленки толщиной примерно 8 микрометров из таких белковых нанопроволок (e-PN). Электронные сети образуют рыхлую сеть с наноканалами, по которым могут двигаться молекулы воды. Пленка нанесена на золотой электрод размером 5×5 мм. Вверху меньший золотой электрод (1 × 1 миллиметр) лишь частично покрывает пленку, позволяя ей поглощать воду из воздуха и направлять ее вниз по каналам. Поскольку воде труднее проникать в более глубокие слои, устанавливается постоянный градиент концентрации.

20 часов электроэнергии в настоящее время поставляет Airgen

Яо, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники, объясняет механизм производства электроэнергии: «Молекула воды, которая присоединяется к e-PN, испускает частичный электрический ток. В результате градиента концентрации плотность заряда в верхних слоях пленки больше, чем в нижних, что создает напряжение между электродами и протекание тока». В течение 20 часов Прототип Air-gen обеспечивает непрерывный электрический ток для питания небольших электронных компонентов при напряжении 0,5 вольт. После этого мини-ячейка подзаряжается во влажном воздухе около 5 часов и повторяет цикл. Команда Amherst считает, что может значительно увеличить выходную мощность за счет моделирования свойств e-PN и даже превзойти удельную мощность солнечных элементов, объединив множество Air-gens . Преимущества технологии Air-gen по сравнению с возобновляемыми источниками энергии, такими как ветер и солнечная энергия, заключаются в следующем: Air-gen работает днем ​​и ночью; влажность присутствует везде, поэтому он будет работать даже в помещении и не зависит от погодных условий. Профессор Ловли, заведующий кафедрой микробиологии, считает: « Air-gen позволяет производить экологически чистую энергию, которая гораздо менее ограничена местоположением или условиями окружающей среды, чем другие устойчивые подходы». В настоящее время исследователи работают над крошечными блоками Air-gen , которые могут питать носимые устройства, такие как мониторы здоровья и фитнеса и умные часы, а объединение нескольких блоков позже сделает смартфоны независимыми от батареи. «Наша долгосрочная цель, — говорит Яо, — состоит в том, чтобы иметь крупномасштабные коммерческие установки, которые вносят значительный вклад в устойчивое производство электроэнергии». Ловли добавляет: «Geobacter не подходит для технического массового производства е-PN. Поэтому мы генетически модифицировали Escherichia coli (E. coli), гораздо более устойчивый вид бактерий, для производства е-PN с высокой производительностью». Культуры E. coli можно выращивать в больших количествах с низкими затратами, используя глицерин, являющийся побочным продуктом производства биодизельного топлива.