Пьезоэлектрический генератор. Пьезоэлектрические генераторы: принцип работы, виды и перспективы применения

Что такое пьезоэлектрический эффект. Как работают пьезогенераторы. Какие бывают типы пьезоэлектрических генераторов. Где сейчас применяются пьезогенераторы. Каковы перспективы использования пьезоэлектрических генераторов в будущем.

Что такое пьезоэлектрический эффект и как он используется в генераторах

Пьезоэлектрический эффект — это способность некоторых материалов генерировать электрический заряд в ответ на приложенное механическое напряжение. Этот эффект обратим — при приложении электрического поля пьезоэлектрик деформируется.

Пьезоэлектрические генераторы преобразуют механическую энергию в электрическую, используя пьезоэлектрический эффект. Когда пьезоэлектрический материал подвергается деформации, внутри него возникает электрическое поле и вырабатывается электрический ток.

Основные типы пьезоэлектрических генераторов

Существует несколько основных типов пьезоэлектрических генераторов:

• Однослойные — состоят из одного пьезоэлемента, обычно в форме стержня или диска
• Многослойные — содержат несколько тонких слоев пьезокерамики, чередующихся с электродами
• Биморфные — имеют два слоя пьезоматериала, соединенных металлической пластиной
• Составные — комбинируют пьезоэлементы с другими компонентами

Где сейчас применяются пьезоэлектрические генераторы

В настоящее время пьезоэлектрические генераторы используются в следующих областях:

• Системы зажигания (зажигалки, газовые плиты)
• Датчики давления в шинах автомобилей
• Беспроводные датчики и сенсоры
• Медицинские имплантаты
• Устройства сбора энергии вибраций

Преимущества и недостатки пьезоэлектрических генераторов

Основные преимущества пьезогенераторов:

• Компактные размеры
• Простая конструкция
• Высокая надежность
• Возможность получения высокого напряжения

Недостатки:

• Низкий КПД
• Малая выходная мощность
• Высокая стоимость пьезоматериалов

Перспективные направления применения пьезогенераторов

Наиболее перспективными направлениями применения пьезоэлектрических генераторов в будущем считаются:

• Питание носимой электроники и гаджетов
• Сбор энергии вибраций в транспорте
• Дорожное покрытие, генерирующее энергию
• Автономное питание имплантируемых медицинских устройств
• Микро- и наноразмерные генераторы для Интернета вещей

Принцип работы пьезоэлектрического генератора

Как работает пьезоэлектрический генератор? Принцип его действия основан на прямом пьезоэлектрическом эффекте и включает следующие этапы:

1. К пьезоэлементу прикладывается механическая нагрузка (давление, вибрация)
2. Под действием нагрузки пьезоматериал деформируется
3. При деформации в кристаллической решетке пьезоэлектрика происходит смещение зарядов
4. На поверхности пьезоэлемента возникает разность потенциалов
5. Генерируется электрический ток, который может быть использован для питания нагрузки

Факторы, влияющие на эффективность пьезогенераторов

На эффективность работы пьезоэлектрического генератора влияют следующие ключевые факторы:

• Свойства используемого пьезоматериала (пьезоэлектрические константы, диэлектрическая проницаемость)
• Геометрия и размеры пьезоэлемента
• Частота и амплитуда механических воздействий
• Электрическая нагрузка, подключенная к генератору
• Температура окружающей среды

Сравнение пьезогенераторов с другими источниками энергии

Как пьезоэлектрические генераторы соотносятся с другими источниками энергии?

• По сравнению с солнечными батареями пьезогенераторы имеют меньшую эффективность, но могут работать при любом освещении
• В отличие от ветрогенераторов, пьезоустройства компактны и не зависят от погодных условий
• По сравнению с обычными батареями пьезогенераторы долговечнее, но выдают меньшую мощность

Главное преимущество пьезогенераторов — возможность преобразовывать в электричество энергию, которая обычно теряется (вибрации, движение и т.д.).

Материалы для пьезоэлектрических генераторов

Какие материалы используются в пьезоэлектрических генераторах? Наиболее распространенными являются:

• Пьезокерамика на основе цирконата-титаната свинца (PZT)
• Полимерные пьезоэлектрики (PVDF)
• Монокристаллические материалы (кварц, ниобат лития)
• Композитные пьезоматериалы

Выбор материала зависит от требуемых характеристик генератора — выходного напряжения, мощности, рабочей частоты и т.д.

Проблемы и ограничения пьезоэлектрических генераторов

Несмотря на перспективность, пьезоэлектрические генераторы сталкиваются с рядом проблем и ограничений:

• Низкий КПД преобразования механической энергии в электрическую (обычно менее 10%)
• Малая выходная мощность, недостаточная для питания энергоемких устройств
• Высокая стоимость качественных пьезоматериалов
• Хрупкость пьезокерамики, подверженность усталостному разрушению
• Зависимость характеристик от температуры

Преодоление этих ограничений — одна из ключевых задач в развитии пьезоэлектрических генераторов.

Пьезоэлектрический генератор электрической мощности / Хабр

Ажиотаж в мире в отношении создания пьезоэлектрических источников энергии до недавнего времени не отличался высоким уровнем изобретательских предложений. Например, учёные Израиля предлагают монтировать пьезоэлементы в дорожном полотне и использовать энергию проезжающих машин. В Японии пол одного из залов метро покрыт пьезоэлементами. Эти и подобные им проекты генераторов напряжения не выдерживают никакой критики с экономической точки зрения. Причина в следующем.

За один щелчок электрозажигалки, который длится примерно 0,1 наносекунды, выделяется мощность более 2 мегаватт. То есть мощность за секунду равна 0,2 ватта. Если бы можно было сделать 1000 щелчков в секунду, то получили бы мощность 200 ватт. Мощность большая, но как сделать 1000 щелчков в секунду. Это невозможно, но вот прижать пьезоэлемент к гладкому вращающемуся колесу 20 и более тысяч раз можно, возбуждая в нём ультразвуковые колебания.

Это хотя бы доказывает ниже приведенный рисунок (рис.1). Тридцать ватт отбираемой от пьезоэлемента мощности (ватт на грамм пьезоэлемента) в непрерывном режиме при напряжении 300В было достаточно, чтобы питать люминесцентную лампу. Для этого энергия вращающегося колеса преобразовывается в изгибные ультразвуковые колебания камертона выполненного на одном из концов пакета Ланжевена, и затем, за счёт пьезоэффекта, в электрические колебания высокой частоты.

То есть, с помощью пьезоэлементов можно создавать не только электрические генераторы напряжения, но и генераторы мощности.

Идея использовать пьезоэлектрический мотор в качестве генератора мощности (рис.2) долго обходилась без должного внимания. Причина в том, что, согласно этой идее, один тип колебаний принудительно должен возбуждаться в одной из частей пьезоэлемента. Эту часть назовём возбудителем. Для этого, помимо механического воздействия, используется отдельный источник питания. Второй тип колебаний должен генерироваться в другой части пьезоэлемента, за счёт принудительного вращения ротора. Эту часть пьезоэлемента назовём генератором.

Испытания опытных образцов подтвердили возможность получения энергии в генераторе. Но мощность генератора должна быть в несколько раз больше мощности отбираемой от источника питания возбудителя. Иначе в таком генераторе нет смысла. Вот как раз это долго и не получалось.

Лишь только относительно недавно Вячеслав Лавриненко, изобретатель пьезоэлектрического мотора, пенсионер, работая у себя дома после тщательной подборки материалов пьезоэлемента и контактных пар смог получить полезную мощность на нагрузке в несколько раз больше, мощности, отбираемой от дополнительного источника питания. Появилась возможность часть мощности генератора направить в возбудитель и убрать дополнительный источник. Эту задачу он решал двумя способами.

По первому способу измерял амплитуду и фазу на входе возбудителя и с помощь реактивных элементов подгоняли под такую же амплитуду и фазу напряжение на выходе генератора. То есть, как и в обычных электрических генераторах выполнялись условия баланса амплитуды и фазы. Когда эти условия были выполнены, выход замыкался с входом.

По второму способу напряжение с генератора преобразовывалось в постоянное напряжение, которым питался усилитель мощности и маломощный генератор переменного напряжения. По мере того, как удалось устойчиво получать полезную мощность в пределах 0,2 Ватта на грамм пьезоэлемента, Лавриненко обнаруживает интересный эффект, соизмеримый в физике с открытием, который он сформулировал так:

В двух, совмещённых в одном теле, резонаторах взаимно перпендикулярных акустических колебаний, с частотами резонанса смещёнными друг относительно друга для создания сдвига фаз между колебаниями при их возбуждении спонтанно генерируются взаимно поперечные колебания на частоте между упомянутыми резонансными частотами при фрикционном взаимодействии тела с другим телом, например, с вращающимся колесом.

То есть, при фрикционном взаимодействии упомянутых тел существует положительная обратная связь.

Появление случайных колебаний образуют эллипс, размеры которого увеличиваются при вращении колеса. Подобным образом в электрическом усилителе напряжения, охваченной положительной обратной связью спонтанно возбуждаются электрические колебания, и энергия источника постоянного напряжения преобразуется в переменное напряжение. Зависимость этого напряжения от скорости вращения имеет вид, показанный на рис.3.

Обнаруженный эффект значительно упрощает идею создания пьезоэлектрических генераторов мощности, причем мощность в 5 ватт на грамм пьезоэлемента становится вполне реальной. Будут ли они иметь преимущества перед электромагнитными генераторами можно будет сказать только со временем, по мере их изучения, хотя о некоторых из них можно говорить уже сейчас.

Отсутствие меди и обмоток – это надёжность в условиях повышенной влажности. Отсутствие тяжёлых металлов (меди и сплавов железа) – это высокие удельные параметры. Получаемый на выходе высокочастотный сигнал, легко трансформируется под любую нагрузку.

А главное преимущество, что для любых частот вращения колеса не требуется редуктор. Достаточно лишь правильно рассчитать диаметр колеса.

При невозможности применения солнечных батарей, пьезоэлектрические генераторы мощности, используя энергию, мускул или ветра, могут их заменить, например, для зарядки аккумуляторов ноутбуков, планшетов и пр. Хотя актуальность направления очевидна, для его развития требуется достаточная финансовая поддержка, которой, как и у многих проектов наших стран, пока нет.

Генератор пьезоэлектрический кварцевый простой ГК308-П

ГК308-П

Генератор пьезоэлектрический кварцевый простой ГК308-П

Генератор пьезоэлектрический кварцевый простой ГК308-П изготавливается в соответствии с КПГФ.433526.061 ТУ в корпусе DIL-14

Изделие добавлено в корзину

Габаритные размеры

Внешний вид

Пример условного обозначения: ГК308-П-15БМ-А3-54М-5 КПГФ. 433526.061 ТУ

Тип генератора	ГК308-П
Точность настройки	15
Интервал температур при эксплуатации	Б
Температурная нестабильность частоты в интервале температур при эксплуатации	М
Сопротивление нагрузки	А
Подавление побочных сигналов	3
Номинальная частота, МГц	54М
Напряжение питания, В	5

Электрические параметры

Параметр	Значение
Диапазон номинальных частот, МГц:
при напряжении питания 3,3 В	от 1 до 360
при напряжении питания 5В	от 1 до 480
Выходное напряжение эффективное, мВ, не менее:
при напряжении питания 5 В:
для fном до 160 МГц включ.	800
для fном св. 160 МГц	350
при напряжении питания 3,3 В:
для fном до 120 МГц включ.	600
для fном св. 160 МГц	200
Напряжение питания, В	5 ± 5 %; 3,3 ± 5 %;
Нестабильность частоты генератора от напряжения питания на ± 5 % от номинального значения, ×10-6, не более	± 1
Потребляемый ток, мА, не более	20

Точность настройки, х10^-6

± 5	(11)
± 7,5	(12)
± 10	(13)
± 15	(14)
± 20	(15)
± 30	(16)

Сопротивление нагрузки, Ом

50	(А)
1000	(Б)

Подавление побочных сигналов, дБ

не нормируется	(1)
-20	(2)
-30	(3)
-40	(4)

Стойкость к внешним воздействующим факторам

Параметр	Значение
Синусоидальная вибрация
Диапазон частот, Гц	1-500
Амплитуда ускорения, g	10
Механический удар одиночного действия
Пиковое ударное ускорение, g	150
Механический удар многократного действия
Пиковое ударное ускорение, g	40
Генератор герметизирован

Примечания:

Параметры генераторов могут быть изменены под конкретные требования Заказчика.

Интервал температур при эксплуатации

Интервал температур при эксплуатации, ˚С	Температурная нестабильность частоты в интервале температур при эксплуатации, х10-6
	± 10 (И)	± 15 (К)	± 20 (Л)	± 25 (М)	± 30 (Н)	± 40 (П)	± 50 (Р)
— 10…+60 (А)	+	+	+	+	+	+	+
— 30…+60 (Е)	—	+	+	+	+	+	+
— 30…+70 (П)	—	+	+	+	+	+	+
— 30…+85 (Р)	—	+	+	+	+	+	+
— 40…+70 (Б)	—	+	+	+	+	+	+
— 40…+85 (С)	—	+	+	+	+	+	+
— 60…+70 (В)	—	—	—	+	+	+	+
— 60…+85 (Г)	—	—	—	+	+	+	+

Генератор пьезоэлектрический

МЕТЕОР-КУРС имеет широкую географию оптовых поставок и ассортимент производства, мы готовы осуществлять производство и поставки генераторов во все промышленные центры РФ, такие как: Москва и Подмосковье, Санкт-Петербург, Новосибирск, Екатеринбург, Нижний Новгород, Самара, Казань, Омск, Челябинск, Ростов-на-Дону, Уфа, Пермь, Волгоград, Красноярск, Воронеж, Саратов, Краснодар, Тольятти, Барнаул, Ульяновск, Ижевск, Ярославль, Владивосток, Тюмень, Хабаровск, Иркутск, Новокузнецк, Оренбург, Томск, Кемерово, Рязань, Набережные Челны, Пенза, Астрахань, Липецк, Улан-Удэ, Якутск, Чита.

Что такое пьезоэлектрические генераторы — APC International

Пьезоэлектрическая керамика при механической активации давлением или вибрацией способна генерировать электрические напряжения, достаточные для искрового разряда через электродный зазор. Пьезоэлектрическая керамика часто используется в этом качестве для воспламенения источника топлива в зажигалках, газовых плитах и ​​сварочном оборудовании. Кроме того, все, от кварцевых часов до компьютерных микрофонов, использует пьезокомпоненты и возникающий в результате пьезоэлектрический эффект для повышения их рабочих характеристик.

Типы пьезоэлектрических керамических генераторов

Пьезоэлектрические генераторы, иногда называемые PEG, представляют собой захватывающий прорыв в производстве электроэнергии. У них есть потенциал, чтобы помочь продвинуть идею беспроводных электронных устройств с автономным питанием в реальность. Конечно, мы все еще далеки от того, чтобы использовать пьезогенератор в качестве основного источника энергии. Но когда дело доходит до очень стабильных и надежных источников питания, эксперты считают, что пьезогенераторы могут изменить то, как мы помогаем питать сегодня широко используемые и эффективные электронные устройства.

Запросить предложение сегодня

 

Однослойные пьезоэлектрические генераторы

Два распространенных применения пьезогенераторов — это кнопочные зажигалки и газовые грили-барбекю, которые многие из нас используют ежедневно. В этих приложениях нажатие кнопки заставляет подпружиненный молоток прикладывать механическую силу к однослойной пьезоэлектрической керамике в форме стержня. В результате пьезоэлектрического эффекта керамический элемент создает напряжение, которое проходит через небольшой искровой промежуток, вызывая воспламенение источника топлива.

Электрическая энергия в стержнеобразном однослойном пьезогенераторе высвобождается очень быстро, имеет очень высокое напряжение и очень малый ток. Пьезоэлектрические системы зажигания компактны и просты, долговечны и требуют минимального обслуживания.

Многослойные пьезоэлектрические генераторы

Многослойные пьезогенераторы состоят из пакета очень тонкой (субмиллиметровой толщины) пьезоэлектрической керамики, чередующейся с электродами. Электрическая энергия, вырабатываемая многослойным пьезогенератором, имеет гораздо более низкое напряжение, чем вырабатываемая однослойным пьезогенератором. С другой стороны, ток, создаваемый многослойным генератором, значительно выше, чем ток, создаваемый однослойным пьезоэлектрическим генератором.

Поскольку многослойные пьезогенераторы не создают электромагнитных помех, они являются отличными твердотельными батареями для электронных схем.

Благодаря развитию микроэлектронных систем размеры многих бытовых устройств уменьшились. Электронные системы меньшего размера требуют меньше энергии для работы. В результате твердотельные многослойные пьезоэлектрические генераторы стали возможным источником энергии для некоторых приложений.

В настоящее время многослойные пьезогенераторы применяются в качестве источников энергии для боеприпасов и беспроводных датчиков, таких как датчики, контролирующие давление в шинах автомобилей.

Сбор пьезоэлектрической энергии

Однослойные и многослойные пьезогенераторы используются в приложениях, где батареи или постоянный электрический ток недоступны.

В последнее время сбор энергии с использованием пьезоэлектрического производства энергии стал предметом многих исследований. Хотя мы очень воодушевлены перспективами сбора энергии с помощью пьезоэлектрической керамики, у нас есть опасения по поводу использования пьезокерамики в крупномасштабном сборе энергии.

Пьезоэлектрическая керамика имеет ограниченную выходную мощность и, следовательно, потенциально недоступна по стоимости для использования в любых крупномасштабных приложениях по сбору энергии. С другой стороны, использование многослойных пьезогенераторов в небольших электронных устройствах с низким энергопотреблением предлагает реальную возможность для исследований.

Сбор энергии с помощью пьезоэлектрических датчиков

С существующими пьезоэлектрическими материалами уже можно собирать электричество и хранить его для последующего использования. Проблема не в том, чтобы вырабатывать электричество, а в том, чтобы вырабатывать его достаточно. Из-за относительно низкой выходной мощности материалов PZT до возможности генерировать и хранить достаточно энергии с использованием этой технологии для питания машины, автомобиля или любого другого крупного энергоемкого устройства еще далеко.

Много внимания было уделено идее пешеходных дорожек, лестниц и дорог, которые включают в себя пьезоэлектрические материалы, которые используют электричество, вырабатываемое для хранения, но технологию трудно масштабировать для производства достаточного количества энергии.

Однако исследования продолжаются, и усовершенствования пьезоэлектрических материалов, а также усиление выходной энергии дали небольшой, но положительный результат. Хотя они, возможно, никогда не смогут генерировать значительное количество энергии, способность превращать механическую энергию в электрическую будет продолжать расширять привлекательность пьезоэлектрических материалов и использования пьезодатчиков. Благодаря надежности и точности продуктов, в которых используются наши пьезоэлектрические материалы, они будут оставаться неотъемлемой частью производства и энергосбережения в самых разных отраслях.

Пьезоэлектрическая технология сбора урожая

В автомобильной и авиационной промышленности стоит использовать любую возможность для экономии энергии. Основное внимание уделяется не обязательно поиску революционно нового источника топлива, а поиску дополнительной экономии во всех системах и подсистемах. Именно здесь пьезоэлектрические материалы будут продолжать играть важную роль с точки зрения сбора и использования энергии. Если материал PZT может генерировать достаточно энергии, например, для работы датчика, элемента управления или освещения, ему не нужно потреблять энергию от основного источника питания.

Один-единственный пьезоэлектрический преобразователь может не давать заметной экономии энергии или топлива, но по мере того, как мы начинаем их умножать, мы начинаем видеть чистый выигрыш.

APC International, Ltd. — Ваш ведущий поставщик пьезоэлектрических генераторов

Ключом к достижениям в области пьезоэлектрических технологий являются такие материалы, как наша изготовленная на заказ пьезоэлектрическая керамика. Мы можем оптимизировать их для вашего приложения для повышения чувствительности, стабильности и надежности. Это захватывающее время для бизнеса пьезоэлектрической керамики, поскольку мы видим больший толчок к интеллектуальному и экономичному производству электроэнергии. APC International продолжит исследования и производство передовых пьезоэлектрических продуктов, позволяющих постоянно улучшать производительность и качество преобразователей, сенсоров и другого оборудования.

Независимо от того, нужна ли вам помощь в разработке прототипа однослойного пьезогенератора или требуется производство полной линейки многослойных пьезогенераторов, мы можем вам помочь. Наши пьезоизделия уже используются в следующих отраслях:

• Товары народного потребления
• Промышленные установки
• Оборона
• Безопасность
• Изделия медицинские, включая ультразвуковое оборудование
• Инженерные приложения
• Автомобилестроение
• Аэрокосмическая отрасль
• Исследования и разработки

Кроме того, наши производственные возможности обширны. От проектирования и механической обработки до индивидуальной гальваники и испытаний, у нас есть возможность производить и поставлять широкий спектр пьезоэлектрических устройств своевременно и с минимальными затратами. Пьезоэлектрическая керамика: принципы и применение.

Для получения более подробной информации о применении пьезоэлектрических генераторов и пьезокерамических элементов закажите нашу книгу:

Чтобы узнать больше о нашем широком ассортименте пьезоэлектрической керамики и сопутствующих услугах, свяжитесь с нами в ближайшее время. Позвоните (570) 726-6961, чтобы поговорить с одним из наших представителей.

Пьезоэлектрическая керамика: принципы и применение

Могут ли в ближайшем будущем пьезоэлектрические генераторы питать ваш дом?

Мы больше не можем полагаться только на ископаемое топливо для удовлетворения наших энергетических потребностей. Мало того, что эти источники ограничены, кроме того, они также генерируют значительное количество загрязнений. Учитывая эпоху, в которой мы живем, возможно, пришло время перестать идти на компромисс в отношении обоих этих факторов. Поэтому крайне важно, чтобы мы перешли на возобновляемые источники энергии. На самом деле существует много популярных возобновляемых источников энергии, таких как солнечная энергия, гидроэлектроэнергия, геотермальная энергия, энергия ветра и т. д. Однако было бы намного лучше, если бы мы оставили наши варианты открытыми и были готовы переключиться на менее популярные возобновляемые источники энергии, поскольку хорошо. Одним из таких возобновляемых источников энергии, который за последние несколько лет набирает популярность, является пьезоэлектрическая технология. Использование пьезоэлектрические генераторы можно генерировать энергию за счет электромагнитных свойств некоторых полезных ископаемых, найденных на Земле.

Что такое пьезоэлектрические генераторы?

Пьезоэлектрические генераторы представляют собой устройства для выработки электроэнергии, основанные на пьезоэлектрическом эффекте. Пьезоэлектрический ток генерируется, когда механическая сила воздействует на тело, а затем преобразуется в электрический потенциал. Проще говоря, это означает, что всякий раз, когда пьезоэлектрический материал деформируется, он генерирует электрический ток, который можно использовать с помощью конденсаторов и электрических цепей.

Многие пьезоэлектрические материалы уже используются в трансформаторах и различных электрических компонентах. Его используют многие системы. На самом деле, он находит широкое применение в производстве двигателей, датчиков движения и даже противоминных устройств, используемых в качестве оружия во всем мире. Существует множество других применений пьезоэлектрического эффекта. Его можно использовать при создании пьезоэлектрического генератора для зарядки небольших приборов или даже для запуска ваших часов. Если вы поместите его в свою обувь, он сможет питать ваши гаджеты с каждым вашим шагом.

Это хорошо?

Люди действительно давно работают над пьезоэлектрическими генераторами. В Технологическом институте Стивенса была представлена ​​последняя инновация в области пьезоэлектрических нановолокон. Волокно может собирать 1,6 В электроэнергии при механическом сдвиге. В генераторах используется силиконовая подложка на полимерной основе. Цельное волокно можно использовать для создания одежды, которая может производить электричество, пока вы ее носите. Еще одно важное событие связано с производством электроэнергии для имплантатов. Пьезоэлектрические генераторы энергии могут использовать механические движения крови и частей тела для накопления электричества в перезаряжаемой батарее с имплантатом.

С пьезоэлектрическими нановолокнами высока вероятность того, что эти волокна могут питать нанороботы, имплантированные в тело для различных медицинских целей. Эти нановолокна сделают имплантацию не только простой, но и одноразовой, не требующей подзарядки батарей. В другом исследовании используются волокна в сочетании с асфальтом. Он может создать дорогу с высоким энергопотреблением, которая может освещать свои собственные дорожные фонари при механическом движении по ним транспортного средства.

Что говорят другие?

Хендерсон, со-генеральный директор и технический директор New Scale Technologies, высоко оценивает мощность на основе пьезоэлектрических кристаллов. Он говорит, что вибрирующее устройство создает сигнал переменного тока. Мы должны преобразовать этот сигнал в постоянный и сохранить его в батарее или конденсаторе, а затем преобразовать его в сигнал переменного тока позже. В будущем у пьезоэлектрических генераторов огромные возможности. По словам Мориса Пикоу, в Университете Технион проводится множество исследований по питанию моторизованных транспортных средств этими генераторами.

Существует небольшой проект, который включает в себя 10-километровый пьезоэлектрический участок дороги для питания дорожных огней. В известной исследовательской гипотезе профессора Хаима Абрамовича с факультета аэрокосмической техники Техниона говорится, что 1-километровый участок этих волоконных генераторов на 4-полосном шоссе с 1000 транспортных средств в час может на самом деле обеспечить питанием более 500 домов. Люди даже сравнивают пьезоэлектрические генераторы с открытием электричества Бенджамином Франклином, что наверняка говорит о серьезности всего вопроса.

Текущие области применения пьезоэлектрической технологии

В настоящее время пьезоэлектрическая технология широко используется в качестве источников высокой мощности и напряжения, для медицинских изображений (в ультразвуковых преобразователях), для испытаний на акустическую эмиссию и для промышленного неразрушающего контроля. Продолжаются усилия по использованию экстремального потенциала этой технологии в небольших портативных гаджетах. И не будет сюрпризом, если через несколько лет на этажах домов появятся пьезоэлектрические датчики для выработки электроэнергии для всего дома.

Изменения

В этом отношении произошли некоторые изменения. Собственно, до сих пор пьезоэлектрики все еще находятся на младенческих стадиях своего развития. Знаменитый проект Израиля с 10-километровым участком не за горами, так как инженеры уже работают над 100-метровым прототипом участка дороги. Они собирают данные, чтобы убедиться в осуществимости проекта более длинного участка шоссе. Пьезоизгибающие генераторы — еще одна новая разработка в этом отношении. Он также работает по принципу механического напряжения различных слоев гибочного станка, что приводит к различному количеству, но значительной выработке энергии.

Конденсаторный пьезоэлектрический комбайн также гарантирует, что впоследствии можно будет использовать даже самый слабый электрический сигнал. Новое исследование включает в себя несколько слоев этих волокон для обеспечения большого количества электроэнергии. Существует множество новых технологий, связанных с пьезоэлектрическим эффектом. Ученые работают над созданием высокотемпературных, высокоемкостных и изгибающих генераторов, связанных с этими эффектами.

Основные препятствия

Препятствий в этом отношении не так много. Во-первых, технология еще не до конца понятна. Количество вырабатываемой электроэнергии сильно варьируется, поэтому хранение этих меньших токов является гигантской задачей. Это может быть достигнуто только тогда, когда у нас есть провода с высокой проводимостью и чувствительный, но большой накопительный конденсатор. В пьезоэлектрическом волокне также используются дорогостоящие платиновые провода, которые делают эту технологию совершенно недоступной. Еще одно серьезное препятствие заключается в том, что пьезоэлектрические генераторы должны находиться в постоянном механическом сдвиге. В противном случае генерируемая мощность может быть легко рассеяна.

Жизнеспособность?

Компания Innowattech разработала прототип пьезоэлектрической технологии. Он успешно прошел испытания на десятиметровом участке дороги в Израиле. Соответственно, под асфальтом было установлено несколько пьезоэлектрических генераторов, которые поглощали механическую энергию, вырабатываемую проезжающими мимо автомобилями. Эти пьезоэлектрические генераторы преобразуют накопленную механическую энергию в электричество, которое затем преобразуется в мощность. Успешная тестовая реализация показала, что общая выходная мощность на 10-метровой полосе дороги составила 2000 Втч. Innowattech планирует в ближайшем будущем расширить испытательную площадку почти до километра.

Таким образом, успешное внедрение пьезоэлектрической технологии на дорогах может обеспечить выходную мощность около 200 кВт·ч на каждый километр однополосной дороги и почти 1 МВт·ч на каждый километр четырехполосной дороги (или шоссе). Эта технология также может быть использована в других областях, таких как взлетно-посадочные полосы аэропортов, пешеходные дорожки и даже дискотеки. Например, несколько пьезоэлектрических датчиков, встроенных под танцпол, могут поглощать механическую энергию, создаваемую движущимися телами, и преобразовывать ее в электричество, достаточное для обеспечения почти 60% общей потребности дискотеки в энергии.

Что мы можем сделать?

Требуется большое количество исследований. Люди должны сосредоточиться на разработке этих устройств для выработки электроэнергии.