Энергетика, природные ресурсы, инженерные системы

Информационный портал ТЕПЛОКАРТА
  • Главная
    • Главная

      • Твердотопливные котлы и печи, камины
      • Системы отопления и охлаждения
      • Альтернативная энергия
      • Водоснабжение и водоотведение
      • Вентиляция и кондиционирование
      • Оборудование и материалы
      • Энергоэффективность и энергосбережение
      • Природные ресурсы, экология и строительство
      • Ядерная энергетика
      • Новости, обзоры, события
      • Исследования
  • Указатель терминов
  • Облако тегов
  • О портале
    • О портале

      • Разместить статью
Танцпол из пьезоэлектрического материала в ночном клубе Club Watt в Роттердаме. Twitter
Танцпол из пьезоэлектрического материала в ночном клубе Club Watt в Роттердаме. Twitter

Электроэнергетический потенциал пьезоэлектрического эффекта

Исследования

Опубликовано: 05.02.2021

Обновлено: 21.01.2022

 711

Пьезоэлектрические кристаллы на тротуарах крупных мегаполисов сожмутся десятки тысяч раз ежедневно под ногами пешеходов

Определенные кристаллы, когда испытывают механическую нагрузку, например, сжатие, создают электрический потенциал, интенсивность которого пропорциональна приложенной силе. Если кристалл возвращается в исходное состояние, то при повторном механическом воздействии электрическое напряжение появляется вновь. Кварц наиболее известен из кристаллов, которые демонстрируют это свойство - пьезоэлектрический эффект.

Пьезоэлектрический эффект

До тех пор, пока пьезоэлектрический материал остается цел, не деформирован и не разрушен, что неизбежно со временем, электрическое напряжение появляется каждый раз, когда возникает очередная механическая нагрузка. Если это напряжение подать в цепь, потечет электрический ток. Пьезоэлектрические материалы способны вырабатывать электроэнергию.

В мире возобновляемой и чистой энергии, пьезоэлектричество предлагает варианты снизить зависимость энергетических систем от ископаемого топлива.

Пьезоэлектрические кристаллы на тротуарах крупных мегаполисов сожмутся десятки тысяч раз ежедневно под ногами пешеходов. Пьезоэлектрики у основания мощного водопада столкнутся с водной массой и гравитационным ускорением. Это идеи пьезоэлектрической выработки электроэнергии.

Существующие примеры использования пьезоэлектрических кристаллов

Случаев крупномасштабной выработки пьезоэлектрической энергии немного. Можно привести один хорошо задокументированный пример - это танцевальный клуб Club Watt в Роттердаме.

В 2008 г. в этом клубе соорудили пьезоэлектрический танцпол площадью 25 м². По словам представителей клуба, один человек среднего телосложения, танцуя, производил примерно 20 ватт-час электроэнергии.

Организаторы надеялись, что 10 % энергопотребления клуба покроются за счет пьезоэлектрического пола. Решение стоило 257 000 долларов - это почти 1000 долларов за 0,1 м² - недешевая затея.

Эффективность пьезоэлектрических устройств

Наибольшие успехи в области пьезоэлектрических материалов достигнуты с помощью керамики, цирконата-титаната свинца и поливинилиденфторида.

Цирконат-титанат - дешевый и легкодоступный материал, а поливинилиденфторид более прочен и лучше переносит кратковременные нагрузки. Эффективность преобразования начального механического напряжения в полезную энергию, безусловно, зависит от материала.

Общего мнения относительно верхнего предела эффективности преобразования энергии пьезоэлектрическими материалами не существует. Оптимисты заявляют, что КПД достигает более 80 %. Другие приводят математические доказательства того, что абсолютный максимум эффективности пьезоэлектриков составляет не более 44 %. КПД по результатам реальных испытаний с конкретно взятым пьезоэлектрическим материалом составил всего 0,72 %.

Человек весом 100 кг, который танцует средним темпом (один шаг в секунду) и сдавливает каждый раз на 0,5 см пьезоэлектрический диск с идеальной эффективностью преобразования, производит:

100 кг × 9,8 м / сек² × 0,005 м = 4,9 Дж

Разделим количество джоулей на время между прыжками и получим:

4,9 Дж / 1 сек = 4,9 Вт

Стандартная лампочка мощностью 100 Вт загорит, если одновременно будет танцевать более 20 человек. Фактически людей потребуется намного больше. Таков итог.

 

Источник: Stanford University

20.65%
1 0
 Теги:

Публикации на похожую тему:

Фотоэлектрическая система с пиковой производительностью 19 мегаватт вблизи Тюнгена, Бавария. Источник: Wikimedia Commons, OhWeh

Стратегии роста генерации фотоэлектрической энергии

Обновлено: 18.05.2020
 849
Промывка угля. RPM Solutions

Технологии «чистого угля» для эффективной и безопасной энергетики

Обновлено: 12.01.2021
 836
Нерушимый волновод из плазмы ограничивает размеры лазерного импульса. Предоставлено: Intense Laser-Matter Interactions Lab, University of Maryland

Плазменные волноводы фокусируют мощный лазер в узкий луч

Обновлено: 06.04.2022
 777

Комментарии ()

    Написать комментарий

    Недавние публикации

    Фото: BBQ Gourmet

    Инфракрасные горелки в газовых грилях: типы, преимущества, уход

    Обновлено: 15.02.2023  464
    Звуковые эффекты в зданиях напрямую зависят от материалов, из которых сделаны потолки, стены, двери и другие ограждающие конструкции. Фото: Rockfon

    Звукопоглощение, звукоизоляция и фоновый шум в зданиях

    Обновлено: 26.07.2022  772
    Тепло выделяется из оксида марганца, когда молекулы воды поглощаются слоистой структурой. Ⓒ Norihiko L. Okamoto

    Вода усиливает способность материала поглощать и отдавать тепло

    Обновлено: 21.04.2022  743

    Популярные категории

    • Твердотопливные котлы и печи, камины34
    • Вентиляция и кондиционирование28
    • Системы отопления и охлаждения55
    • Исследования40
    • Природные ресурсы, экология и строительство91

    Разместить статью

    Портал TEPLOKARTA.RU доступен в Google Play

    Ссылки:

    • Контакты
    • Разместить статью
    • Конфиденциальность
    VK Telegram

    © 2023 Россия. Копировать без ссылки запрещено.  TEPLOKARTA.RU

    Отправить сообщение об ошибке?

    Ошибка:
    Выделите опечатку и нажмите Ctrl + Enter, чтобы отправить сообщение об ошибке.