Как работает атмосферное электричество. Какие существуют способы его получения в домашних условиях. Какие преимущества и недостатки у этого метода генерации энергии. Где уже используется технология извлечения электричества из воздуха.
Что такое атмосферное электричество и как оно возникает
Атмосферное электричество — это электрические явления, происходящие в атмосфере Земли. Оно возникает в результате разделения электрических зарядов между поверхностью планеты и верхними слоями атмосферы. Как это происходит?
Поверхность Земли имеет отрицательный заряд, а верхние слои атмосферы — положительный. Между ними формируется электрическое поле с напряженностью около 130 В/м у поверхности. С увеличением высоты напряженность поля растет и на высоте 50 км достигает 400 000 В.
Основные источники атмосферного электричества:
- Грозовые разряды
- Ионизация воздуха космическими лучами
- Трение частиц пыли и воды в атмосфере
- Радиоактивное излучение земной коры
Интересный факт: за 1 секунду на Земле происходит около 100 молниевых разрядов. Они генерируют огромное количество энергии, которую теоретически можно использовать.
История изучения атмосферного электричества
Первые научные исследования атмосферного электричества начались в 18 веке. Кто стоял у истоков этого направления?
- Бенджамин Франклин — доказал электрическую природу молнии в 1752 году
- Михаил Ломоносов — изучал атмосферное электричество и создал «громовую машину»
- Алессандро Вольта — изобрел электрометр для измерения атмосферного электричества
- Никола Тесла — разрабатывал методы получения энергии из атмосферы
Тесла был одержим идеей беспроводной передачи энергии через атмосферу. Он построил башню Ворденклиф для экспериментов, но проект не был завершен из-за финансовых проблем. Многие его идеи опередили время и только сейчас находят практическое применение.
Современные методы получения электричества из воздуха
Сегодня ученые разрабатывают различные способы извлечения электроэнергии из атмосферы. Какие технологии считаются наиболее перспективными?
Ионные коллекторы
Принцип работы: сбор заряженных частиц (ионов) из воздуха с помощью специальных устройств. Ионы образуются под действием космического излучения и радиоактивного распада. Коллекторы поднимают на большую высоту с помощью воздушных шаров или башен.
Преимущества метода:
- Работает круглосуточно
- Не зависит от погодных условий
- Экологически чистый
Недостатки:
- Низкая эффективность — требуются большие площади
- Сложность конструкции
Трибоэлектрические генераторы
Принцип работы: генерация заряда за счет трения между различными материалами. Используют естественное движение воздуха для создания трения.
Преимущества:
- Простая конструкция
- Низкая стоимость
- Не требует обслуживания
Недостатки:
- Зависимость от силы ветра
- Небольшая мощность
Грозовые электростанции
Принцип работы: улавливание энергии молний с помощью специальных приемников. Накопление заряда в конденсаторах и преобразование в постоянный ток.
Преимущества:
- Огромная мощность — одна молния содержит до 5 миллиардов джоулей
- Экологическая чистота
Недостатки:
- Сложность и опасность
- Зависимость от погодных условий
- Высокая стоимость оборудования
Как получить электричество из воздуха своими руками
Для любителей экспериментов существуют простые способы генерации атмосферного электричества в домашних условиях. Какие схемы можно реализовать самостоятельно?
Простейший атмосферный генератор
Схема состоит из следующих элементов:
- Металлическая антенна высотой 5-10 метров
- Заземление
- Диод для выпрямления тока
- Конденсатор для накопления заряда
- Светодиод в качестве индикатора
Принцип работы: антенна собирает атмосферные заряды, которые через диод поступают в конденсатор. При достаточном накоплении заряда загорается светодиод.
Важно! Такая схема может быть опасна при грозе. Используйте ее только в ясную погоду и обязательно отключайте при приближении грозового фронта.
Трибоэлектрический генератор на основе воздушного шара
Для создания понадобится:
- Воздушный шар
- Алюминиевая фольга
- Медный провод
- Светодиод
Схема сборки:
- Надуйте шар и обклейте его фольгой, оставив небольшой участок свободным
- Прикрепите медный провод к фольге
- Второй конец провода подключите к светодиоду
- Потрите необклеенный участок шара о шерстяную ткань
В результате трения на поверхности шара образуется статический заряд, который через провод попадает на светодиод, заставляя его светиться.
Перспективы использования атмосферного электричества
Несмотря на сложности, технологии извлечения энергии из атмосферы активно развиваются. Где они могут найти применение в будущем?
- Автономное электроснабжение удаленных объектов
- Питание метеостанций и научного оборудования
- Зарядка электромобилей в движении
- Энергообеспечение космических аппаратов
- Создание глобальной сети беспроводной передачи энергии
Интересный проект: компания Emrod разрабатывает технологию беспроводной передачи энергии на большие расстояния с помощью направленных электромагнитных волн. Это может стать революцией в энергетике.
Преимущества и недостатки атмосферного электричества
Как и любой источник энергии, атмосферное электричество имеет свои плюсы и минусы. Рассмотрим основные из них.
Преимущества:
- Неисчерпаемость — атмосфера постоянно генерирует электрические заряды
- Экологическая чистота — не производит вредных выбросов
- Доступность — атмосфера есть везде
- Отсутствие геополитических ограничений
Недостатки:
- Низкая плотность энергии — требуются большие установки
- Зависимость от погодных условий
- Сложность и дороговизна оборудования
- Потенциальная опасность при неправильном использовании
Вопрос для размышления: перевесят ли преимущества атмосферного электричества его недостатки в будущем? Это зависит от развития технологий и потребностей человечества в энергии.
Правовые аспекты использования атмосферного электричества
С развитием технологий извлечения энергии из атмосферы возникают новые юридические вопросы. Как регулируется эта сфера?
- В большинстве стран нет специальных законов об использовании атмосферного электричества
- Применяются общие нормы энергетического и экологического права
- Для крупных установок требуется получение разрешений
- Использование в научных целях, как правило, не ограничивается
Важный момент: в некоторых странах запрещено устанавливать высотные конструкции для сбора атмосферного электричества без согласования с авиационными службами.
Заключение
Атмосферное электричество — перспективный, но пока малоизученный источник энергии. Его использование сопряжено со многими техническими сложностями, но потенциальные выгоды огромны. Развитие этого направления может привести к настоящей революции в энергетике и открыть человечеству доступ к практически неисчерпаемому источнику чистой энергии.
Ключевые выводы:
- Атмосфера содержит огромные запасы электрической энергии
- Существует несколько перспективных методов ее извлечения
- Технологии пока находятся на ранней стадии развития
- Необходимы дальнейшие исследования и разработки
- В будущем атмосферное электричество может стать важным элементом энергетики
Вопрос читателям: Как вы думаете, сможет ли атмосферное электричество конкурировать с традиционными источниками энергии в ближайшие 20-30 лет? Поделитесь своим мнением в комментариях.
Электричество из воздуха своими руками: схемы
Много лет ученые ищут идеальный альтернативный источник электроэнергии, который позволил бы добывать ток из возобновляемых ресурсов. О том, как получить статическое электричество из воздуха, задумывался еще Тесла в 19 веке, и сейчас ученые пришли к выводу, что да, это вполне реально.
Виды добычи
Альтернативное электричество может добываться из воздуха двумя способами:
- Ветрогенераторами;
- За счет полей, пронизывающих атмосферу.
Как известно, электрический потенциал имеет свойство накапливаться в течение определенного времени. Сейчас атмосфера изнизана различными волнами, производящимися электрическими установками, приборами, естественным полем Земли. Это позволяет говорить о том, что электричество из атмосферного воздуха можно добыть своими руками, даже не имея никаких специальных приспособлений и схем, но про особенности токопроизводства по этому варианты мы расскажем ниже.
Ветрогенераторы – это давно известные источники альтернативной энергии.
Они работаю за счет преобразования силы ветра в ток. Ветряной генератор – это устройство, способное работать продолжительное время и накапливать энергию ветра. Данный вариант широко используется в различных странах: Нидерландах, России, США. Но, одной ветряной установкой можно обеспечить ограниченное количество электрических приборов, поэтому для питания городов или заводов устанавливаются целые поля ветроустановок. В использовании этого способа есть как достоинства, так и недостатки. В частности, ветер – это непостоянная величина, поэтому нельзя предугадать уровень напряжения и накопления электричества. При этом, это возобновляемый источник, работа которого совершенно не вредит окружающей среде.
Видео: создание электричества из воздуха
Как добыть энергию из воздуха
Простейшая принципиальная схема не включает в себя никаких дополнительных накопительных устройств и преобразователей.
По сути, требуется только металлическая антенна и земля. Между этими проводниками устанавливается электрический потенциал. Он со временем накапливается, поэтому это непостоянная величина и рассчитать его силу практически невозможно. Такое, вырабатывающее ток, устройство работает по принципу молнии – через определенный промежуток времени происходит разряд тока (когда потенциал достиг своего максимума). Таким образом, можно извлечь из земли и воздуха достаточно большое количество полезной электроэнергии, которой будет достаточно для работы электрической установки. Её конструкция подробно описывается в труде: «Секреты свободной энергии холодного электричества».
Схема имеет свои достоинства:
- Простота в реализации. Опыт можно с легкостью повторить в домашних условиях;
- Доступность. Не нужно никаких приспособлений, самая обычная пластина из токопроводящего металла подойдет для реализации проекта.
Недостатки:
- Реализация схемы очень опасна.
Нельзя рассчитать даже примерное количество ампер, не говоря уже про силу токового импульса; - При работе образовывается своеобразный открытый контур заземления, к которому притягиваются молнии. Это является одной из самых главных причин, почему проект не «пошел в массы» — он опасен для жизни и производства. Удар молнии подчас достигает 2000 Вольт.
Нельзя рассчитать даже примерное количество ампер, не говоря уже про силу токового импульса;С этой точки зрения, свободное электричество, добытое при помощи ветрогенераторов более безопасно. Но тем ни менее, сейчас можно даже купить такой прибор (к примеру, ионизатор-люстра Чижевского).
Фото — люстра ЧижевскогоНо есть еще один вариант рабочей схемы – это генератор TPU электричества из воздуха от Стивена Марка. Это устройство позволяет получить определенное количество электроэнергии для питания различных потребителей, причем, делает он это без какой-либо подпитки из вне. Технология запатентована и многие ученые уже повторили опыт Стивена Марка, но из-за некоторых особенностей схемы она еще не пущена в обиход.
Принцип работы прост: в кольце генератора создается резонанс токов и магнитные вихри, они способствуют появлению в металлических отводах токовых ударов. Рассмотрим наглядно, как сделать тороидальный генератор, чтобы добыть электричество из воздуха:
- Вам понадобится основание (это может быть кусок фанеры в форме кольца, отрезок резины, полиуретана и т. д.), две коллекторные катушки (внутренняя и внешняя) и катушки управления. Индивидуальный чертеж может иметь другие размеры, но в основании берется кольцо с наружным диаметром 230 мм, внутренним 180 мм, шириной 25 мм и толщиной 5 мм. Вырежьте из основания кольцо этого размера; Фото — основание
- Теперь нужно намотать внутреннюю коллекторную катушку. Намотка трехвитковая, производится многожильным проводом из меди. Специалистами заявляется, что и одного витка намотки будет достаточно для запитки лампочки и проведения эксперимента;
- Управляющих катушек – четыре штуки, каждая из них должна находиться под прямым углом, в противном случае, будут создаваться помехи магнитному полю. Намотка плоская, зазор между отдельными витками (катушками) примерно 15 мм, но это зависит от особенностей выбранного материала;
Фото — четыре катушки
- Для намотки управляющих катушек могут использоваться медные одножильные провода, на описываемый размер рекомендуется делать 21 виток;
- Для установки последней катушки используется медный провод с изоляцией. Он наматывается по всей площади основания. Фото — конечная обмотка
Намотка плоская, зазор между отдельными витками (катушками) примерно 15 мм, но это зависит от особенностей выбранного материала;
Фото — четыре катушкиНа этом конструирование можно считать завершенным. Теперь нужно соединить выводы. Предварительно нужно между выводами обратной земли и земли установить конденсатор на 10 микрофарад. Для запитки схемы используются скоростные транзисторы и мультивибраторы. Они подбираются опытным путем, т. к. их характеристики зависят от размера основания, видов провода и некоторых других особенностей конструкции. Для управления схемой можно использовать стандартная кнопка питания (ВКЛ – ВЫКЛ). Для более подробной информации рекомендуем просмотреть видео по генератору Стивена Марка в Xvid или TVrip-качестве.
Не менее нашумевшим открытием стал генератор Капанадзе. Этот бестопливный источник энергии был презентован в Грузии, сейчас он тестируется. Генератор позволяет добывать электричество из воздуха без использования сторонних ресурсов.
Фото — предположительная схема генератора КапанадзеВ основе его работы лежит катушка Теслы, которая расположена в специальном корпусе, накапливающем электроэнергию. В свободном доступе есть видео с конференции и опыты, но нет никаких документов, реально подтверждающих существование этого изобретения. Схема не разглашается.
Как получить атмосферное электричество для дома своими руками — схема и видео
Мастер Отлада Электроснабжение 14 июня 2018, 13:54
Растущий дефицит энергоносителей и повышение их стоимости заставляют ученых искать альтернативные источники получения электроэнергии. Один из наиболее перспективных и малоизученных источников энергии – атмосферное электричество. Проблема выработки электричества из воздуха своими руками волнует не только ученых, но и обывателей, стремящихся найти дешевый способ извлечения энергии.
Наблюдая впечатляющие последствия гроз, люди задаются вопросом: как научиться получать и контролировать атмосферное электричество своими руками? Рассмотрим процессы, происходящие при выделении атмосферного электричества, и способы получения электроэнергии из воздуха в домашних условиях.
2 19 Читают
Содержание
- Что такое атмосферное электричество
- Как получить электричество из воздуха в домашних условиях
- Достоинства
- Недостатки
- Где уже используют атмосферное электричество
- Выводы
Что такое атмосферное электричество
Первым всерьез занялся проблемой гениальный Никола Тесла. Источником появления свободной электрической энергии Тесла считал энергию Солнца. Созданный им прибор получал электроэнергию из воздуха и земли. Тесла планировал разработку способа передачи полученной энергии на большие расстояния.
Патент на изобретение описывал предложенный прибор, как использующий энергию излучения.
Устройство Теслы было революционным для своего времени, но объем получаемой им электроэнергии был небольшим, и рассматривать атмосферное электричество как альтернативный источник энергии, было неверно. Совсем недавно изобретатель Стивен Марк запатентовал прибор, производящий электричество в больших объемах. Его тороидальный генератор может подавать электричество для ламп накаливания и более сложных бытовых приборов. Он работает длительное время, не требуя внешней подпитки. Работа этого прибора основана на резонансных частотах, магнитных вихрях и токовых ударах в металле.
На фото рабочий образец тороидального генератора Стивена Марка
Как получить электричество из воздуха в домашних условиях
Опыты Николы Тесла показали, что получать электричество из воздуха своими руками можно без особого труда. В наше время, когда атмосфера пронизана различными энергетическими полями, эта задача упростилась.
Все, что производит излучения (теле- и радиовышки, ЛЭП и т. п.) создает энергетические поля.
Принцип получения электричества из воздуха очень прост: над землей поднимается пластина из металла, которая играет роль антенны. Между землей и пластиной возникает статическое электричество, которое, со временем накапливается. Через определенные временные интервалы происходят электрические разряды. Таким образом генерируется, а затем используется атмосферное электричество.
Схема получения атмосферного электричества своими руками
Такая схема достаточно проста ‑ для генерации потребуется только металлическая антенна и земля. Потенциал, который устанавливается между проводниками, со временем накапливается, хотя рассчитать его силу невозможно. При достижении определенного максимального значения потенциала происходит разряд тока, подобный молнии.
Достоинства
- Простота. Принцип легко можно апробировать дома;
- Доступность. Не нужны никакие приборы и сложные приспособления – достаточно токопроводящей пластинки.
- Невозможность просчитать силу тока, что может быть опасно;
- К образованному при работе открытому контуру заземления притягиваются молнии. Удар молнии может достигать напряжения 2000 вольт, а это очень опасно. Именно поэтому способ не получил широкого распространения.
Где уже используют атмосферное электричество
Тем не менее, есть примеры использования приборов, работающих по описанному принципу — ионизатор люстра Чижевского уже не первое десятилетие продается и успешно работает.
Еще одной рабочей схемой получения электроэнергии из воздуха является генератор TPU Стивена Марка. Устройство позволяет получить электроэнергию без внешней подпитки. Многими учеными эта схема апробирована, но широкого применения пока не нашла из-за своих особенностей. Принцип действия этой схемы в создании резонанса токов и магнитных вихрей, которые способствуют возникновению токовых ударов.
В настоящее время в Грузии тестируется генератор Капанадзе. Этот источник энергии также работает без внешней подпитки и добывает электричество из воздуха без дополнительных ресурсов.
На фото готовый к работе генератор Капанадзе
Выводы
Новые способы получения дешевой энергии у многих ученых вызывают опасения из-за вмешательства в процессы атмосферы и ионосферы. Их влияние на возникновение и течение жизни на Земле изучено слабо, поэтому воздействие может пагубно отразиться на состоянии планеты.
Но лично я считаю, что технология атмосферного элекричества тормозится умышленно. Более того, существует факт масштабного использования электричества из воздуха до 1917 года. На видео ниже вы сами можете убедиться в существовании электроэнергии даже в 17 веке.
- Атмосферное электричество
- Бесплатно
Как сбор ионов работает на Земле
Электричество вырабатывается за счет обеспечения достаточной высоты сверхлегкого коллектора ионов за счет использования долговременных воздушных платформ, включая привязной воздушный шар, воздушного змея или башню. Атмосферное напряжение увеличивается со скоростью примерно 90-150 В постоянного тока на метр высоты над уровнем земли или моря и на много порядков выше при возмущении погоды.
Эксперименты имеют Атмосферное напряжение увеличивается примерно на 90-150 В постоянного тока на метр высотыИонная энергетическая группа была награждена патентами для установки Ion Colectors на Attomobistes для генерации. в том числе за счет трибоэлектрического эффекта. Предварительные полевые испытания, в ходе которых грузовик, оснащенный коллекторами ионов, продемонстрировали, что концепция может генерировать> 500 вольт, когда автомобиль находится в движении. Первоначальные испытания обнадеживают, однако требуется дальнейшая разработка для создания автомобилей, которые генерируют собственное дополнительное электричество (или бортовой водород из воды) за счет использования коллекторов ионов.
Иллюстрации (ниже) предлагаемых экспериментальных ионных электростанций с использованием долговременных аэростатов (аэростатов или воздушных шаров), воздушных змеев или башен для обеспечения высоты коллекторов ионов для сбора ионов для производства электроэнергии днем и ночью.
Будущие варианты реализации технологии сбора ионов, в которых используются долговременные аэростаты (воздушные шары) для обеспечения сборщиков ионов большой высоты, предлагают теоретический рабочий цикл производства энергии, приближающийся к 99%.Щелкните для получения дополнительной информации
Теоретическое сравнение с реальным:Существует ряд технических отчетов и рецензируемых журнальных статей, доступных для просмотра в Интернете, которые отлично характеризуют электрическую цепь Земли с учетом хорошей погоды (нагрузка цепи), а также возмущенных условий (генераторная часть). . Эти отчеты, как правило, моделируют земной контур хорошей погоды как «целое», усредняющее энергию, производимую тысячами штормов по всей атмосфере. Из таких отчетов можно сделать вывод, что атмосфера предлагает максимум 2 пА/м2 электрического тока. Ion Power Group часто измеряла значительно большую мощность во время пиковых ионных периодов — много ватт собранной мощности — вплоть до 1236 Вт (41 200 В постоянного тока при 30 мА) с коллекторами ионов на высоте 130 футов.
Что объясняет очень большое расхождение между теоретическими моделями, представленными в некоторых отчетах, доступных в Интернете, и реальными измерениями Ion Power Group? Ответ: Локальные возмущения погоды могут значительно увеличить электрическую составляющую местной атмосферы, тем самым значительно увеличивая уровень электричества, доступного для сбора ионов, на много порядков. Кроме того, для оценки доступной мощности необходимо учитывать увеличение напряжения с высотой, проводимость воздуха (например, в отношении выбросов радона с поверхности) и характеристики приборов (проводимость материала, изоляция). Из-за этих сложностей практически нет реальных исследований или даже измерений доступной мощности на местном уровне, кроме исследований, проведенных Ion Power Group. Кроме того, полная мощность в электрической цепи до сих пор остается открытым вопросом исследования. Большинство исследователей, опубликовавших отчеты о контуре хорошей погоды, намеренно не сосредотачиваются на локальном воздействии возмущенной погоды или компонентов газа радона. Что касается сбора электроэнергии из атмосферы, то отсутствие моделирования благоприятного воздействия локальных возмущений погоды и воздействия газа радона может привести читателей к выводу, который резко недооценивает фактическая электроэнергия, доступная для сбора во время локальных возмущений погоды. Во время реальных испытаний Ion Power Group неоднократно демонстрировала, что локальные возмущения погоды значительно увеличивают выходную электрическую мощность технологии сбора ионов, во много тысяч раз превышающую 2 пА/м2 при использовании углеродных/графитовых наноматериалов в процессе сбора. Решение проблемы увеличения электрической мощности состоит в том, чтобы обеспечить большую высоту коллектора ионов из углеродного наноматериала с помощью привязанного воздушного шара с длительным сроком службы, тем самым увеличивая собираемое напряжение. Электропроводность и напряжение атмосферы увеличиваются с высотой примерно на 90-150 В постоянного тока на метр, поэтому эффективная площадь захвата увеличивается по мере того, как коллектор ионов поднимается выше по высоте (см. изображение выше под названием «Радиус захвата коллектора ионов увеличивается с высотой»). Было замечено, что напряжение (а иногда и ток, в зависимости, например, от орографии) увеличивается по мере того, как коллектор ионов поднимается на высоту. Однако, если предположить ситуацию, в которой атмосферный ток остается постоянным, а напряжение увеличивается (из-за того, что коллектор ионов поднимается на большую высоту), результатом будет увеличение чистой мощности, как показано в этой формуле. P=VxI. Следовательно, если I постоянно, то при увеличении V P увеличивается пропорционально Технология сбора ионоврешает проблему низкого атмосферного тока в условиях хорошей погоды за счет увеличения высоты расположения коллекторов ионов, тем самым увеличивая общую собираемую мощность. Примечательно, что ни один из отчетов, доступных в настоящее время в Интернете, не касается использования атмосферного электричества для производства энергии на основе использования более эффективных углеродных наноматериалов, таких как графит и графен.
Таким образом, настоящие отчеты не отражают самые последние достижения в технологии сбора атмосферного электричества. По причинам, изложенным здесь, предыдущие отчеты, доступные до исследования Ion Power Group (хотя большинство из них очень хороши, если их читать в контексте), не следует считать точным представлением фактическая электрическая мощность, доступная для передовой технологии сбора ионов, поскольку в отчетах не моделируется доступная мощность на основе сложного потока тока с учетом местной проводимости атмосферы, распределения потенциала и того, как использование углеродных наноматериалов, таких как графит и графен, изменяет процесс.