Альтернативная энергия своими руками. Фонарик, работающий на воде

Фонарик работающий на воде своими руками

Сегодня мы сделаем фонарик работающий на воде своими руками. Для этого фонарика совершенно не нужны ни батарейки, ни аккумуляторы ни динамо-машина. Он работает сразу после того как в него зальют обыкновенную воду из под крана.

Фонарик работающий на воде

Теперь у Вас не возникнет такая ситуация, что резко отключили свет, а у Вас то батарейки нет чтобы вставить в фонарик, то сел аккумулятор в фонарике из-за долгого лежания его в кладовке без дела и понятное дело никто не вспомнил о том, что его нужно зарядить. А тут всё просто — просто налей воды и всё сразу заработает! Конечно это не вечный фонарик, к сожалению, так как некоторые важные его детали всё же со временем во время работы теряют свои свойства но так как детали не дефицитные то их легко заменить и это будет дешевле чем покупать батарейки, да и вода это неисчерпаемый источник который можно легко найти поблизости. Ну и плюс этой самоделки в том, что данный интересный фонарик работающий на воде мы создадим своими руками. А также можно позабавить и удивить друзей показав им самодельный фонарик который заработает на их глазах залив в него обычную воду. Думаю, такой фонарик, запитывающийся от простой воды или другой жидкости как нельзя лучше подойдёт для «тревожного чемоданчика» на случай чрезвычайных ситуаций, когда он может лежать себе годами и в случае острой необходимости в него всего лишь нужно залить жидкость и он тут же начинает работать.

Фонарик работающий на воде

Давайте для начала разберёмся как работает наша батарейка на воде. Это тип батареи называется «гальванический элемент», имеющий в себе 2 различных типа металлов, в данном варианте используются пластины из цинка и меди, связанных между собой электролитом, в качестве которого служит вода с примесями солей, водопроводная вода тоже для этого подходит. Так что фонарик на воде на самом деле работает не от самой воды, а за счёт окислительно-восстановительной реакции происходящей между двумя разными металлами в электролите. Выходное напряжение такого гальванического элемента довольно слабо и недостаточно для запуска даже одного светодиода. Для повышения напряжения нам понадобится несложный самодельный преобразователь напряжения, который повысит его до необходимого нам уровня и светодиоды будут светиться даже при низком напряжении батареи.

Фонарик работающий на воде

Итак, для создания самодельного фонарика на воде нам понадобится:

ПВХ труба, длиной 10 см и внешним диаметром 20 мм (3/4 дюйма);
ПВХ переходник с 3/4 дюйма (20 мм) на 1 дюйм (25 мм);
Светодиоды (3 шт.) с зеркальным отражателем от старого фонарика;
Ферритовое кольцо (можно взять из платы от отслужившей энергосберегающей люминесцентной лампы (КЛЛ));
Транзистор 2N3904 (подойдёт 2N2222, 2N4401, S8050, 2SC945, BC546, BC547, MPSA06 или другой маломощный структуры NPN);
Резистор на 1 кОм (0,25Вт);
Медная и цинковые полоски (цинковую можно сделать из наружных стаканов солевых батареек (но не alkaline!), батарейки должны быть не севшие иначе от цинка мало что останется);
Медный одножильный провод;
4 куска туалетной бумаги но не отрывайте их друг от друга (но не серой, а такой как для салфеток, такая бумага обычно поделена разрезами для отрыва на куски);
кусок оргстекла или другого прозрачного пластика.

Также нам понадобятся такие инструменты:

право территориального верховенства на землю

Мультитул (универсальный набор инструментов всё в одном);
Паяльник;
Клеевой пистолет;
Суперклей.

Шаг 1: Сборка элемента питания.

Элемент питания является главным источником энергии нашего фонарика. В состав которого входят две полоски металла, одна для анода, вторая для катода. «Медная полоски» является плюсом батарейки в то время как «цинковая полоска» её минусом.

Фонарик работающий на воде

Собираем водную батарейку:
1) Скрутите туалетную бумагу вокруг медной полоски, пока не дойдете до 3-го куска бумаги.

2) После того как дошли до третьего куска положите цинковую полоску и скрутите рулон до конца.

3) Теперь скрутите этот созданный элемент питания куском медной проволоки сверху, это защитит бумагу от разрывов во время намокания водой.

4) Теперь подберите пластиковую крышку подходящего диаметра (или же любой кусок пластика) проделайте в ней дырки для электродов.

5) Проденьте электроды в эти отверстия и хорошо зафиксируйте их с помощью суперклея, эпоксидной смолы или же термоклея, так, чтобы через эту часть не протекала вода.

Фонарик работающий на воде

Шаг 2: Сборка повышающего преобразователя.

Так как наш элемент питание выдаёт очень низкое напряжение то нам понадобится повышающий преобразователь напряжения. Данная схема преобразователя делает так, что светодиоды могут светится даже при низком напряжении элемента питания. Данная схема очень компактна и содержит малое количество деталей и можно всё выполнить навесным монтажом вокруг платы со светодиодами.

Фонарик работающий на воде

Но сначала нужно спаять все элементы вместе и подключить её к обычной батарейке 1,5В, чтобы проверить её работоспособность.

Фонарик работающий на воде

После этого уже эти элементы спаиваются на плате светодиодов тоже согласно приведённой схеме, также для большей жёсткости я приклеил ферритовое кольцо к плате.

Фонарик работающий на воде

Намотка трансформатора производится следующим образом, берём 2 медных провода в лаковой или ПВХ изоляции, примерно по 20 сантиметров каждый, оголяем их кончики с помощью скальпеля и скручиваем концы вместе с одной стороны проводов. И этими скрученными концами продеваем через ферритовое кольцо так чтобы большая часть провода проделась через кольцо, оставляя примерно один сантиметр проводов, далее продеваем через кольцо таким образом эти провода до 22 раз, отрезаем лишний оставшийся провод. Соединяем начало одного провода с концом второго и спаиваем их вместе, должно остаться 2 свободных конца провода. Далее припаиваем его согласно схеме. Более подробная инструкция по сборке такого повышающего преобразователя «Joule Thief» находится здесь.

Шаг 3: Объединение части батареи и повышающего преобразователя со светодиодами.

Фонарик работающий на воде

Теперь припаиваем два провода к концам нашей самодельной батарейки и затем другими концами к плате с преобразователем и светодиодами. Затем приклейте суперклеем крышку с прикреплённым к ней элементом питания к ПВХ переходнику (муфте) в средней части этого переходника. В разрыв одного из проводников питания можно припаять выключатель с фиксацией, просверлить в боковой стенке муфты под него отверстие, вставьте его туда и закрепите термоклеем, клея при этом лучше не жалеть. После этого приклейте к переходнику зеркальный отражатель закрыв внутренности электроники.

Шаг 4: Подготовка ёмкости для воды.

Фонарик работающий на воде

Отрежьте от ПВХ трубки 10-ти сантиметровый кусок, он будет служить ёмкостью для воды, затем с одной стороны приклейте суперклеем небольшой кусочек прозрачного пластика, через него мы будем видеть не высохла ли в фонарике вода.

Шаг 5: Наполни ее!

Просто заполните эту ёмкость водопроводной водой, закрутите и немного поколотите фонарик и готово!

Фонарик работающий на воде

Фонарик работающий на воде своими руками

Данный самодельный фонарик на воде из под крана может светить непрерывно в течении 30 минут но если в состав воды добавить соль то он уже проработает до 2 часов. Можно также поэкспериментировать и заливать в него разные жидкости. Так, например, с уксусом, в зависимости от концентрации фонарик может светить от 5 до 10 часов! Неплохо как для одноячеечной батарейки, такую батарейку на воде можно также применить для питания других слаботочных приборов, таких как калькулятор, часы, радио.

Добавление второй ячейки батарейки утраивает яркость свечения и время освещения!

В качестве электролита я пробовал несколько жидкостей, привожу полученные данные от этих экспериментов:

Водопроводная вода	0,5 В — 0,9 В	400 мАч
Солёная вода	0,7 В — 1 В	600 мАч
Уксус	0,9 В — 1,3 В	850 мАч

Теперь Вы знаете, как сделать самодельный фонарик работающий на воде.

Энергетика

В последнее время очень много идет разговоров об энергосберегающих технологиях. Это и тепловые аккумуляторы, и вечные лампочки, и солнечные батареи, и даже испо.

Как известно, при включении трёхфазного асинхронного двигателя в однофазную сеть, по распространенным конденсаторным схемам.

Как уже неоднократно говорилось, существует масса альтернативных источников энергии, обладающих поистине неограниченным потенциалом. Человечество должно научит.

Как ни крути, а все запасы энергии, которые есть на Земле – это результат воздействия Солнца. Соответственно, вся нетрадиционная энергетика основывается на испо.

Казалось бы, солнечной энергии должно хватить человечеству на века. Это практически неисчерпаемый источник энергии. Но дело в том, что непосредственное применение.

Устройство ставится и умещается в выключателе или рядом с ним. Оно позволяет плавно включать эл. лампу, т. е. до номинального значения увеличить ток через лампу.

Если вы когда-нибудь задавались вопросом: что такое тепловой аккумулятор, как он работает и какую пользу можете из этого извлечь лично вы, то читайте эту статью.

Еще в 1988 г., германский доктор Вольфганг Файст вместе с профессором Бо Адамсоном (из Швеции) предложили необыкновенную схему оборудования обычного здания. Сут.

Наш заголовок — не шутка и не опечатка. Ветер действительно может обогреть жилище. Правда, для этого потребуется собрать ветряной генератор, об этом и пой.

Экологически чистая энергия из возобновляемых природных источников – это весьма перспективная тема для ведения рационального хозяйства. Солнечные электростанции.

Я хочу предложить читателям интересное на мой взгляд и полезное устройство – портативную ветроэлектростанцию. В летнее время я с семьей часто отдыхаю на берегу.

Этим вопросом я задался, когда готовился пойти в поход на байдарках на две недели. Электроэнергия требовалась, прежде всего, для восполнения заряда аккумуляторо.

Цена солнечных батарей в России сейчас достаточно высока. Это обуславливается их малой распространенностью и отсутствием собственных производств.

Немаловажную роль в формировании себестоимости выпускаемой продукции играет экономия электрической энергии, а именно рационального использования освещения цехов.

В хозяйстве радиоконструктора всегда найдутся старые диоды и транзисторы от ставших ненужными радиоприемников и телевизоров. В умелых руках это – богатство, кот.

Это возможно самая важная вещь, которую вы когда-либо читали! Похоже, что изобретатель из США Стэнли Мэйер разработал электрическую ячейку, которая позволяет.

В последнее время все большее внимание привлекают нетрадиционные, с технической точки зрения, источники энергии: солнечное излучение, морские приливы и волны и .

В статье рассказано о том, как построить трёхфазный (однофазный) генератор 220/380 В на базе асинхронного электродвигателя переменного тока. Трехфазный асинхрон.

Стандартная схема включения люминесцентных ламп не лишена недостатков: гудит дроссель, глючит стартер, лампы моргают и никак не хотят загораться.

Оказывается этот загадочный обогреватель ВИН устроен очень просто и его легко можно собрать прямо у себя дома. Рассмотрим вкратце принцип действия. В основу ра.

Страницы: 1 2

Собираем альтернативный источник энергии: лучшие идеи для частного дома

Генератор из биоотходов

Биогаз – это экологически чистый вид топлива. Используют его аналогично природному газу. Технология производства основана на жизнедеятельности анаэробных бактерий. Отходы помещают в ёмкость, в процессе разложения биологических материалов выделяются газы: метан и сероводород с примесью углекислоты.
Данную технологию активно используют в Китае и на животноводческих фермах Америки. Чтобы в домашних условиях получать биогаз непрерывно, нужно иметь фермерское хозяйство или доступ к бесплатному источнику навоза.

Генератор из биоотходов

Для сооружения такой установки понадобится герметичная ёмкость с вмонтированным шнеком для перемешивания, патрубок для отвода газа, горловина для загрузки отходов и штуцер для выгрузки отработанных отходов. Конструкция должна быть идеально герметичной. Если газ не будет отбираться постоянно, то понадобится установить предохранительный клапан для сброса избыточного давления, чтобы у ёмкости не сорвало «крышу». Порядок действий следующий.

Выбираем место для обустройства ёмкости. Размер подберите исходя из количества имеющихся отходов. Для эффективной работы целесообразно её заполнение на две трети. Резервуар может быть металлическим или из армированного бетона. Большое количество биогаза не удастся получить из маленькой ёмкости. Из тонны отходов выйдет 100 кубов газа.
Чтобы ускорить процесс работы бактерий, потребуется подогрев содержимого. Его можно осуществить несколькими путями: под ёмкость поместить змеевик, подключенный к системе отопления или установить ТЭНы.
Анаэробные микроорганизмы находятся в самом сырье, при определённой температуре они становятся активными. Автоматическое устройство в водонагревательных котлах включит обогрев при поступлении новой партии и отключит, когда отходы прогреются до заданной температуры. Полученный газ можно преобразовать в электричество через газовый электрогенератор.

Совет. Отработанные отходы используются в качестве компостного удобрения для садовых грядок.

Энергия из ветра

Наши предки давно научились применять энергию ветра для своих нужд. В принципе, с тех пор конструкция почти не изменилась. Только жернова сменил привод генератора, преобразующий энергию вращающихся лопастей в электричество.

Для изготовления генератора понадобятся следующие детали:

генератор. Некоторые используют мотор от стиральной машинки, слегка преобразовав ротор;
мультипликатор;
аккумулятор и контроллер его заряда;
преобразователь напряжения.

Ветрогенератор
Существует множество схем самодельных ветрогенераторов. Все они комплектуются по одному принципу.

Собирается рама.
Устанавливается поворотный узел. За ним монтируются лопасти и генератор.
Монтируют боковую лопату с пружинной стяжкой.
Генератор с пропеллером крепится на станину, затем её устанавливают на раму.
Подсоединяют и соединяют с поворотным узлом.
Устанавливают токосъёмник. Соединяют его с генератором. Провода подводят к батарее.

Совет. От диаметра пропеллера будет зависеть число лопастей, а также количество генерируемого электричества.

Откуда и в каком виде получить энергоресурсы

Использование солнечных панелей
Традиционными энергоисточниками являются тепловые, атомные и гидроэлектрические станции. Альтернативное энергоснабжение может самовосстанавливаться, является эффективным, дешевым и экологически безопасным. По факту энергия есть в природных ресурсах, нужно только попытаться ее извлечь. Без специальных навыков можно выполнить следующие работы:

устанавливать солнечные коллекторы и батареи, чтобы запитывать освещение или греть воду;
монтировать ветрогенераторы;
использовать тепловые насосы для отопления дома за счет тепла воды, земли или воздуха;
применять биогазовые установки для переработки отходов животных, птиц, человека.

Минус нетрадиционных энергоисточников – большие финансовые вложения для их организации.

Тепловой насос

Чтобы получить энергию из земных глубин, потребуется соорудить достаточно сложное устройство, которое позволит получать альтернативную энергию из грунтовых вод, самого грунта или из воздуха. Чаще всего такие устройства применяют для обогрева помещений. По сути, агрегат представляет собой большую холодильную камеру, которая при охлаждении окружающей среды преобразует энергию и отдаёт в виде тепла с высоким потенциалом. Составляющие системы:

Наружный и внутренний контур с фреоном.
Испаритель.
Компрессор.
Конденсатор.

Схема работы теплового насоса
Коллектор можно установить вертикально, если площадь участка не позволяет установить горизонтальный. Бурят несколько глубоких скважин и опускают в них контур. Горизонтально его располагают в грунт на глубину полтора метра. Если дом расположен на берегу водоёма, теплообменник прокладывают в воде. Компрессор можно взять от кондиционера. Конденсатор изготавливается из 120 л бака. В ёмкость вставляется медный змеевик, по нему будет циркулировать фреон, и вода из отопительной системы начнёт прогреваться.

Испаритель изготавливается из пластиковой бочки объёмом более 130 литров. В этот бак вставляется ещё один змеевик, его совмещение с предыдущим будет осуществляться через компрессор. Патрубок испарителя делают из обрезка канализационной трубы. Посредством патрубка регулируется поступление воды из водохранилища.

Испаритель опускается в водоём. Вода, обтекая его, побуждает испарение фреона. Газ поднимается в конденсатор и отдаёт тепло воде, которая окружает змеевик. Теплоноситель циркулирует в системе отопления, обогревая помещение.

Совет. Температура воды водоёма не имеет значения, важно лишь её постоянное наличие.

Ветрогенераторы

Представляют собой комбинацию установленной на специальной мачте ветротурбины с лопастями и электрогенератора. При прохождении потоков воздуха через данную установку лопасти под их воздействием начинают вращаться и приводят в движение соединённый с редуктором внутренний вал.

Такая конструкция позволяет увеличить первоначальную скорость вращения. Редуктор подключён к генератору, который при вращении ротора вырабатывает электрический ток. Его излишки накапливаются в установленных аккумуляторах.

В зависимости от расположения оси вращения ветрогенераторы подразделяются на горизонтальные и вертикальные. Первый тип более популярен. Многие модели оснащены системой автоматического разворота по направлению ветра, значительно увеличивающей эффективность работы установки.

Преимущества данных устройств во многом аналогичны солнечным батареям. КПД может составлять от 25% до 47% в зависимости от конкретной модели и погодных условий.

Работа ветрогенератора не зависит от времени суток. Нужен только ветер, и чем сильнее он будет, тем лучше. Стоимость оборудования относительно невысока, но затраты на монтаж могут выйти гораздо большими.

Энергия солнца — в электричество

Солнечные панели впервые начали делать для космических кораблей. В основе устройства лежит способность фотонов создавать электрический ток. Вариаций конструкции солнечных батарей великое множество и каждый год они совершенствуются. Самостоятельно изготовить солнечную батарею можно двумя способами:

Способ №1. Купить готовые фотоэлементы, собрать из них цепь и накрыть конструкцию прозрачным материалом. Работать нужно предельно осторожно, все элементы очень хрупкие. Каждый фотоэлемент имеет маркировку в вольт-амперах. Посчитать нужное количество элементов для сбора батареи необходимой мощности не составит большой сложности. Последовательность работы такая:

для изготовления корпуса понадобится лист фанеры. По периметру прибиваются деревянные рейки;
в листе фанеры сверлятся отверстия для вентиляции;
внутрь помещается лист ДВП со спаянной цепью фотоэлементов;
проверяется работоспособность;
на рейки прикручивается оргстекло.

Солнечные батареи
Способ №2 требует знаний электротехники. Электрическая цепь собирается из диодов Д223Б. Спаивают их по рядам последовательно. Помещают в корпус, накрытый прозрачным материалом.

Фотоэлементы бывают двух видов:

Монокристаллические пластины обладают КПД 13% и прослужат четверть века. Безупречно работают только в солнечную погоду.
Поликристаллические имеют КПД ниже, их срок службы всего 10 лет, но мощность не падает при облачности. Панель площадью 10 кв. м. способна произвести 1КВт энергии. При размещении на крыше стоит учитывать общий вес конструкции.

Схема солнечной батареи
Готовые батареи размещают на самой солнечной стороне. Панель необходимо оснастить возможностью регулировки наклона угла по отношению к Солнцу. Вертикальное положение устанавливают во время снегопадов, чтобы батарея не вышла из строя.

Солнечную панель можно использовать с аккумулятором или без него. Днём потреблять энергию солнечной батареи, а ночью — аккумулятора. Либо днём пользоваться солнечной энергией, а ночью — от центральной сети электроснабжения.

Электростанция на солнечных батареях

Установка солнечных панелей потребует:

Накопители, представляющие из себя фотоэлементы.
АКБ – для накопления заряда.
Контроллер, который позволит следить за аккумулятором.
Устройство для преобразования 12 или 24 В тока в 200 В.
Конструктивные и фиксирующие элементы.

Особенности установки на доме

Следует учесть, что угол наклона должен меняться. Зимой альтернативный солнечный накопитель следует переводить в положение с большим углом к горизонту. Делается это для того, чтобы на солнечном коллекторе не скапливался снег. Иначе это приведет к резкому уменьшению эффективности.

Выбирать следует участок крыши дома, которая обращена на южную, восточную или юго-восточную стороны света.

Солнечные коллекторы для нагрева воды

Для получения горячей воды и отопления в частном доме используют альтернативный коллектор, работающий от солнечного тепла. Принцип работы и устройство конструкции:

Короб. Металлический прослужит дольше. Выполненный из плит ОСБ, ДВП, ДСП – более дешевый вариант, но его эксплуатации будет менее длительная. Для увеличения срока службы пропитывают плиту специальными септиками и лаками.
На дно короба укладывается минеральная вата или пенопласт – они служат теплоизоляторами и предотвращают теплопотери.
На плиту укладываются плотными рядами трубы. Лучший материал медь – обладает высокой теплопроводностью. Допускаются металлопластиковые варианты, но их энергоэффективность будет на 20% меньше медных.
Входная часть и выходная снабжаются фиттингами. Они обеспечивают подключение к коммуникациям водоснабжения дома.
Сверху короб закрывается стеклом. Можно также использовать акриловый материал или монолитный поликарбонат. Важный момент – поверхность должна быть не гладкой, а рифленой, для лучшего процесса нагрева. Солярное стекло обладает способностью устранять потери тепла. Оно обеспечивает меньшие энергопотери.

Советуем почитать: Вторичная переработка мусора: что можно переработать вторично?

Далее вся альтернативная конструкция подключается к источнику воды, который будет циркулировать внутри помещения.

Самодельная гидроэлектростанция

При наличии на участке ручья или водоёма с плотиной дополнительным источником альтернативной электроэнергии станет самодельная гидроэлектростанция. В основе устройства лежит водяное колесо, а мощность будет зависеть от скорости течения воды. Материалы для изготовления генератора и колеса можно взять от автомобиля, а обрезки уголка и металла найдутся в любом хозяйстве. Кроме этого, понадобится кусок медного провода, фанера, смола полистироловая и неодимовые магниты.

Самодельная гидроэлектростанция

Делается колесо из 11 дюймовых дисков. Из стальной трубы изготавливаются лопасти (режем трубу вдоль на 4 части). Потребуется 16 лопастей. Диски стягиваются болтами, зазор между ними 10 дюймов. Лопасти привариваются сваркой.
Изготавливается сопло по ширине колеса. Его делают из обрезка металла, выгнув по размеру и соединив сваркой. Сопло настраивают по высоте. Это позволит отрегулировать водяной поток.
Сваривается ось.
Устанавливается колесо на ось.
Делается обмотка, заливаются смолой катушки – статор готов. Собираем генератор. Из фанеры изготавливается шаблон. Устанавливают магниты.
Генератор защищают металлическим крылом от водяных брызг.
Колесо, ось и крепежи с соплом покрывают краской для защиты металла от коррозии и эстетического удовольствия.
Регулировкой сопла добиваются наибольшей мощности.

Самодельные устройства не требуют больших капиталовложений и производят энергию бесплатно. Если совместить несколько видов альтернативных источников, то такой шаг ощутимо снизит расходы на электроэнергию. Для сбора агрегата понадобятся только умелые руки и ясная голова.

Альтернативные источники энергии: обзор технологий

О том, что запасы нефти, газа и угля не бесконечны, знают даже школьники. Цены на энергоносители постоянно повышаются, заставляя плательщиков тяжко вздыхать и задумываться об увеличении собственных доходов. Несмотря на достижения цивилизации, за пределами городов остается немало мест, в которые не подведен газ, а кое-где нет даже электричества. Там же, где такая возможность есть, стоимость работ по монтажу системы порой абсолютно не соответствует уровню доходов населения. Неудивительно, что альтернативная энергия своими руками вызывает сегодня интерес как у владельцев больших и малых загородных домов, так и у горожан.

Весь окружающий нас мир полон энергии, которая содержится не только в недрах земли. Еще в школе, на уроках географии, мы узнали, что можно с высокой эффективностью в использовать энергию ветра, солнца, приливов и отливов, падающей воды, земного ядра и прочих подобных энергоносителей в масштабах целых стран и континентов. Однако использовать альтернативные источники энергии можно и для отопления отдельного дома.

Виды альтернативных источников энергии

Среди вариантов природных источников частного энергоснабжения следует отметить:

солнечные батареи;
солнечные коллекторы;
тепловые насосы;
ветрогенераторы;
установки для поглощения энергии воды;
биогазовые установки.

Располагая достаточным количеством средств, можно купить готовую модель одного из подобных устройств и заказать ее монтаж. Откликаясь на пожелания потребителей, промышленники давно освоили изготовление солнечных панелей, тепловых насосов и т. п. Однако их стоимость остается стабильно высокой. Такие устройства вполне можно сделать самостоятельно, сэкономив некоторое количество денег, но затратив больше времени и сил.

Видео: какую природную энергию можно использовать

Принцип действия и применение солнечных батарей в частном доме

Физическое явление, на котором основан принцип работы этого источника энергии – фотоэффект. Солнечный свет, попадая на её поверхность, высвобождает электроны, что создает избыточный заряд внутри панели. Если подключить к ней аккумулятор, то благодаря зарнице в количестве зарядов в цепи появится ток.

Принцип работы солнечной батареи заключается в фотоэффекте

Конструкции, способные улавливать и преобразовывать энергию солнца, многочисленны, разнообразны и постоянно улучшаются. Для множества народных умельцев совершенствование этих полезных конструкций превратилось в отличное хобби. На тематических выставках такие энтузиасты охотно демонстрируют множество полезных идей.

Чтобы сделать солнечные батареи, необходимо приобрести монокристаллические или поликристаллические фотоэлементы, поместить их в прозрачный каркас, который фиксируют прочным корпусом

Основа солнечной батареи — специальные кристаллы, которые улавливают энергию. В домашних условиях такие элементы изготовить невозможно, их придется приобретать. Кристаллы очень хрупкие, обращаться с ними нужно осторожно. Чтобы сделать солнечную батарею, необходимо:

Изготовить каркас для солнечных батарей из прозрачного материала, например, оргстекла.
Сделать корпус из металлического уголка, фанеры и т. п.
Аккуратно спаять кристаллические элементы в схему.
Поместить фотоэлементы в каркас.
Выполнить монтаж корпуса.

Вообще существует два вида фотоэлементов: монокристаллические и поликристаллические. Первые более долговечны и имеют КПД около 13%, а вторые быстрее выходят из строя, их КПД несколько ниже — менее 9%. Однако монокристаллические фотоэлементы хорошо работают лишь при стабильном потоке солнечной энергии, в облачный день их эффективность становится значительно ниже. А вот поликристаллические элементы переносят капризы погоды гораздо лучше.

Полученное электричество можно использовать для питания бытовой техники или же для обогрева помещения при помощи технологии теплого пола. Но энергия солнца пригодна не только для выработки электрической энергии. С помощью солнечной энергии можно нагревать воду. Об этом в следующем разделе статьи. Итак, преимущества этого источника энергии:

неиссякаемость;
отсутствие каких-либо отходов или шумов в процессе производства энергии;
автономность;
относительно дешевое техническое обслуживание;
прогрессивность;

Недостатки этой технологии таковы:

высокая стоимость самих панелей и наладочных работ;
небольшое загрязнение планеты выбросами при производстве;
дорогие аккумуляторные батареи;
низкий КПД панелей, и, как следствие, необходимость их большого количества.

Видео: изготовление солнечной батареи своими руками

Готовые батареи размещают, разумеется, на самой солнечной стороне крыши. При этом следует предусмотреть возможность регулирования наклона панели. Например, во время снегопадов панели следует размещать практически вертикально, иначе слой снега может помешать работе батарей или даже повредить их.

Устройство и использование солнечных коллекторов

Примитивный солнечный коллектор представляет собой пластину из металла черного цвета, помещенную под тонкий слой прозрачной жидкости. Как известно из школьного курса физики – темные предметы нагреваются сильнее, чем светлые. Эта жидкость при помощи насоса движется, охлаждает пластину и нагревается при этом сама. Контур с нагретой жидкостью можно поместить в бак, подключенный к источнику холодной воды. Нагревая воду в баке, жидкость из коллектора охлаждается. А затем и возвращается обратно. Таким образом, эта энергосистема позволяет получить постоянный источник горячей воды, а в зимнее время ещё и горячие батареи отопления.

Существует три вида коллекторов, отличающихся устройством

На сегодняшний день существует 3 типа таких устройств:

воздушные;
трубчатые;
плоские.

Воздушные

Воздушные коллекторы состоят из пластин темного цвета

Воздушные коллекторы представляют собой пластины чёрного цвета, закрытые стеклом или прозрачным пластиком. Вокруг этих пластин естественно или принудительно циркулирует воздух. Теплый воздух применяется для обогрева комнат в доме или же для сушки белья.

Достоинством является предельная простота конструкции и низкая стоимость. Единственным недостатком является применение принудительной циркуляции воздуха. Но можно обойтись и без неё.

Трубчатые

Плюс такого коллектора — простота и надежность

Трубчатые коллекторы имеют вид нескольких выстроенных в ряд стеклянных трубок, покрытых изнутри светопоглощающим материалом. Они соединены в общий коллектор и через них циркулирует жидкость. Такие коллекторы имеют 2 способа передачи полученной энергии: прямой и косвенный. Первый способ используется в зимнее время. Второй же применяется круглогодично. Существует вариация с использованием вакуумных трубок: одна вставляется в другую и между ними создается вакуум.

Это изолирует их от окружающей среды и лучше сохраняет полученное тепло. Достоинствами являются простота и надёжность. К недостаткам можно отнести высокую стоимость установки.

Плоские

Чтобы сделать работу коллекторов эффективнее, инженеры предложили использовать концентраторы

Плоский коллектор – самый распространенный тип. Именно он послужил примером для объяснения принципа действия этих устройств. Достоинством этой разновидности являются простота и дешевизна в сравнении с другими. Недостатком является значительная потеря тепла, чем другие подтипы не страдают.

Чтобы улучшить уже существующие гелиосистемы инженеры предложили применять подобие зеркал, названное концентраторами. Они позволяют поднять температуру воды со стандартных 120 до 200 C°. Этот подвид коллекторов получил название концентрационных. Это один из самых дорогостоящих вариантов исполнения, что, несомненно, является недостатком.

Использование энергии ветра

Если ветер способен гонять стаи туч, почему бы не использовать его энергию на другие полезные дела? Поиски ответа на этот вопрос привели инженеров к созданию ветрогенератора. Это устройство обычно состоит из:

генератора;
высокой башни;
лопастей, которые вращаются, улавливая ветер;
батареи;
системы электронного управления.

Принцип действия ветрогенератора довольно прост. Лопасти, вращаясь от сильного ветра, вращают валы трансмиссии( в простонародье – коробку передач). Они соединены с генератором переменного тока. Трансмиссия и генератор расположены в люльке или, по-другому, гондоле. Она может иметь поворотный механизм. Генератор подключен к управляющей автоматике и повышающему напряжение трансформатору. После трансформатора напряжение, увеличившее своё значение, отдается в общую систему электроснабжения.

Ветрогенераторы подходят для местности, где постоянно дует ветер

Поскольку вопросы создания ветрогенераторов изучаются довольно давно, существуют проекты самых разнообразных конструкций этих устройств. Модели с горизонтальной осью вращения занимают довольно большое пространство, а вот ветрогенераторы с вертикальной осью вращения гораздо компактнее. Разумеется, для эффективной работы устройства требуется достаточно сильный ветер.

отсутствие выбросов;
автономность;
использование одного из возобновляемых ресурсов;

необходимость в постоянстве ветра;
высокая начальная цена;
шум, издаваемый при вращении, и электромагнитное излучение;
занимают большие площади.

Ветрогенератор необходимо разместить как можно выше, чтобы его работа была эффективной. Модели, которые имеют вертикальную ось вращения, компактнее, чем при горизонтальном вращении

Вода как источник энергии

Самый известный способ использования воды для получения электричества — это, конечно же, ГЭС. Но он не единственный. Есть ещё энергия приливов и энергия течений. А теперь по порядку.

Гидроэлектростанция это плотина, в которой имеется несколько шлюзов для управляемого сброса воды. Эти шлюзы соединены с лопастями турбогенераторов. Протекая под давлением, вода раскручивает его, тем самым вырабатывая электричество.

затопление прибрежных территорий;
уменьшение численности обитателей рек;
шум.

Для использования энергии воды строят специальные станции

Сила течений

Этот способ получения энергии похож на ветрогенератораторный, с той лишь разницей, что генератор с лопастями огромных размеров размещается поперек крупного морского течения. Такого как Гольфстрим, например. Но это очень дорого и технически сложно. Поэтому всё крупные проекты остаются пока на бумаге. Тем не менее, существуют небольшие, но действующие проекты, демонстрирующие возможности этого вида энергии.

Энергия приливов

Конструкция электростанции, превращающая эту разновидность энергии в электричество, представляет собой огромную плотину, размещенную в морском заливе. В ней есть отверстия, через которые вода проникает на обратную сторону. Они связаны трубопроводом с электрогенераторами.

Работает приливная электростанция следующим образом: во время прилива уровень воды повышается и создается давление, способное вращать вал генератора. По окончании прилива впускные отверстия закрываются и во время отлива, который происходит через 6 часов, открывают выпускные и процесс повторяется в обратную сторону.

Плюсы этого способа:

дешевое обслуживание;
приманка для туристов.

значительные затраты на строительство;
вред для морской фауны;
ошибки при проектировании могут вызвать затопление близлежащих городов.

Применение биогаза

Во время анаэробной переработки органических отходов выделяется так называемый биогаз. В результате получается смесь газов, состоящая из метана, углекислоты и сероводорода. Генератор для получения биогаза состоит из:

герметичного бака;
шнека для перемешивания органических отходов;
патрубка для выгрузки отработанной массы отходов;
горловины для заливки отходов и воды;
патрубка, по которому поступает полученный газ.

Нередко емкость для переработки отходов устраивают не на поверхности, а в толще грунта. Чтобы не допустить утечки полученного газа, ее делают полностью герметичной. При этом следует помнить о том, что в процессе выделения биогаза давление в емкости постоянно повышается, поэтому газ требуется из емкости регулярно отбирать. Помимо биогаза в результате переработки получается отличное органическое удобрение, полезное для выращивания растений.

К устройству и правилам эксплуатации такого газового генератора предъявляются повышенные требования безопасности, поскольку биогаз опасно вдыхать и он может взорваться. Впрочем, в ряде стран мира, например, в Китае, этот способ получения энергии распространен довольно широко.

Подобная установка для получение биогаза может стоить недешево

Этот продукт переработки отходов можно использовать как:

сырье для тепловой электростанции и когенерационной установки;
замену природному газу в плитах, горелках и котлах.

Сильной стороной этого вида топлива являются возобновляемость и доступность, особенно в деревнях, сырья для переработки. Этот вид топлива имеет и ряд недостатков, таких как:

выбросы от сжигания;
несовершенная технология получения;
цена аппарата для создания биогаза.

Конструкция генератора для получения биогаза очень проста, однако при его эксплуатации следует соблюдать определенную осторожность, поскольку биогаз — опасное для здоровья горючее вещество

Состав и количество биогаза, получаемого из отходов, зависит от субстрата. Больше всего газа получают при использовании жира, зерна, технического глицерина, свежей травы, силоса и т. п. Обычно в бак загружают смесь из отходов животного и растительного происхождения, в которую добавляют некоторое количество воды. В летнее время рекомендуется увеличить влажность массы до 94-96%, а в зимнее время достаточно и 88-90% влаги. Воду, подаваемую в резервуар с отходами, следует подогревать до 35-40 градусов, иначе процессы разложения будут замедлены. Чтобы сохранить тепло, снаружи на бак монтируют слой теплоизоляционного материала.

Применение биотоплива (биогаза)

Действие теплового насоса основано на обратном принципе Карно. Это довольно большое и достаточно сложное устройство, которое собирает низкопотенциальную тепловую энергию окружающей среды и преобразовывает ее в энергию с высоким потенциалом. Чаще всего тепловые насосы используют для обогрева помещений. Устройство состоит из:

наружного контура с теплоносителем;
внутреннего контура с теплоносителем;
испарителя;
компрессора;
конденсатора.

В системе также используется фреон. Наружный контур теплового насоса может поглощать энергию из различной среды: земли, воды, воздуха. Затраты труда на его создание зависят от типа насоса и его конфигурации. Сложнее всего устроить насос типа «земля-вода», в котором наружный контур горизонтально располагается в толще грунта, поскольку это требует масштабных земляных работ. Если возле дома есть водоем, имеет смысл сделать тепловой насос типа «вода-вода». В этом случае наружный контур просто опускают в водоем.

Тепловой насос преобразует низкопотенциальную энергию земли, воды или воздуха в высокопотенциальную тепловую энергию, которая позволяет вполне эффективно обогреть здание

Эффективность работы теплового насоса зависит не столько от того, как высока температура среды, сколько от ее постоянства. Правильно спроектированный и установленный тепловой насос может обеспечить дом достаточным количеством тепла в зимнее время, даже при очень низкой температуре воды, земли или воздуха. В летнее время тепловые насосы могут выполнять роль кондиционера, охлаждая жилище.

Чтобы использовать такие насосы, нужно предварительно выполнить буровые работы

К достоинствам этих установок можно отнести:

энергоэффективность;
пожаробезопасность;
многофункциональность;
длительная эксплуатация до первого капитального ремонта.

Слабой стороной подобной системы являются:

высокая изначальная цена в сравнении с другими способами обогрева здания;
требование к состоянию питающей электросети;
более шумные, чем классический газовый котел;
необходимость проведения буровых работ.

Видео: как работают тепловые насосы

Как видите, для того чтобы обеспечить свой дом теплом и электричеством, можно использовать солнечную энергию, силу ветра и воды. У каждого из способов есть свои преимущества и недостатки. Но тем не менее, из всех существующих вариантов можно использовать метод, который будет и недорогим, и эффективным.

Кавитационный теплогенератор

Кавитационный теплогенератор – это тепловой насос, гидродинамический преобразователь энергии движения жидкости в нагрев калориферов.

Кавитация

На первый взгляд, тема кавитационных теплогенераторов представляется фантастичной и вычеркнута из Википедии, но по детальному изучению оказалась любопытной. Тем интереснее становился вопрос, чем дальше авторы углублялись в изучение. Книга Фоминского о дармовых источниках энергии начинается с описания глобальной экологической катастрофы конца XX века. Среди общеизвестных фактов о вреде двигателей внутреннего сгорания, невероятных сведений о ценности кавитационных теплогенераторов выдвигаются гипотезы об изменении режима дыхания лесов планеты и… об остановке тёплого течения Гольфстрим. В 2003 году книжка читалась как сборник фантастики. Напомним, сейчас Европа обеспокоена остановкой Гольфстрима, становится ясным, что автор сумел предсказать будущее на 10 лет вперёд.

Это наталкивает на мысль, что идея кавитационных теплогенераторов не столь утопична, как пытаются представить средства массовой информации. Известно, что КПД термоэлектрических источников составлял доли процента в начале XX века, сегодня это направление считается перспективным. Эффективность первых термопар достигала 3%, что сопоставимо с успехами паровых двигателей начала XIX века. Уже сегодня инженеры (см. скрин) говорят, что КПД кавитационного теплогенератора допустим выше единицы.

Кавитационный теплогенератор – насос. Поток жидкости просто переносит энергию из места в место. Любой кондиционер и холодильник показывают КПД выше 100%, работают по принципу теплового насоса, перекачивая энергию из одной области пространства в другую. Сопоставим с поливом деревьев: энергия электричества не может напитать корни, но стоит к двигателю приделать гребной винт, как потоки воды устремляются, чтобы принести живительную влагу. Принцип действия кавитационного теплогенератора в точности аналогичен.

Тепловой насос считается дорогим типом оборудования. Обычно качает тепло Земных недр или речного потока. Температура в указанных источниках невысока, понижая давление фреона, удаётся добиться забора тепла и доставки в нужное место. Холодильник не вырабатывает мороз непосредственно. Он разряжает фреон, за счёт законов термодинамики тепло переходит на испаритель, оттуда доставляется к радиатору на задней стенке.

Аналогичным образом кавитационные пузырьки образуются в местах, где давление воды ниже точки перехода в иное агрегатное состояние (см. рис.). Как результат, поглощается большое количество энергии. На перевод вещества в иное агрегатное состояние приходится затратить тепло. Которое берётся из окружающей воды, а та – перекачивает с корпуса кавитационного теплогенератора, потом из помещения. На корпусе тепло образуется за счёт нагнетания давления помпой. КПД выше единицы объясняется отбором тепла у окружающей среды. Высок процент использования собственных потерь генератора на нагрев обмоток и трение.

Помощь кавитационного теплогенератора

Климат сегодня сильно меняется из-за работы двигателей внутреннего сгорания. 40% углекислого газа на планете вырабатывается транспортом, значительная часть выбрасывается частными домовладельцами, жгущими топливо для обогрева. Выделяется в атмосферу сонм вредных веществ, нарушаются условия существования жизни на планете. Следовательно, энергия ТЭС не предлагается в качестве альтернативы, приносящей пользу. В силу очевидных причин.

Кавитационные теплогенераторы позволяют решить часть сложностей очевидным способом: перекачивая энергию из части пространства в другую, получится решать насущные потребности человеческой жизнедеятельности. К примеру, генератор может давать тепло и забирать. Ключевое преимущество обогревателей в том, что энергия не исчезает бесследно. Она остаётся теплом на омическом сопротивлении проводов, преодолевает силы трения. Все происходит в районе силовой установки, в конечном итоге теряется паразитными эффектами, неиспользуемыми в силу разрозненности факторов. Кавитационный генератор позволит собрать потерянные крохи простым методом: примется откачивать тепло из очага его образования:

Обмотки двигателя.
Поверхности трения.

Уже за счёт фактора КПД установки повысится: тепловые потери греют место, откуда перекачивается тепло. Это безусловный плюс. Остальное возьмётся из воздуха. Стоит вдуматься:

Холодильник летом греет кухню, КПД падает.
Кондиционер забирает жару с мороза или выкачивает холод с подсолнечной стороны здания.

А кавитационный теплогенератор способен собственные потери утилизировать с пользой. Обязан быть признан перспективным. Сложность – как получить побольше пузырьков из механического движения. Этому уже сегодня посвящены десятки, если не сотни патентов, к примеру, RU 2313036. Несложно догадаться, что для перекачивания тепло нужно откуда-то взять. Это правильная постановка вопроса, из-за упущения смысла происходящего люди не хотят верить, что кавитационный генератор – реальность: «Как теплотехник, скажу – это бред. Энергия из ниоткуда не возникает. Затрачивать меньше электроэнергии и получать больше тепловой позволяет тепловой насос.» (форум okolotok.ru)

Если профессионалу непонятно, что речь идёт о своеобразном тепловом насосе, что знает широкая публика про кавитационный теплогенератор… Установим, кому окажется полезен кавитационный теплогенератор. Доведённую до совершенства конструкцию допустимо применять:

Для отбора энергии сточных вод.
Охлаждения цехов с одновременным обогревом рабочих мест.
Обогрева помещений без использования нефти, газа, мазута, угля, дров и пр.

Механизм кавитации

Образование пузырьков возможно в движущемся потоке. Там, где резко снижено давление. К подобным местам относят гребные лопасти судов, переходники трубопроводов с разным диаметром (см. рис.). Собственно, конструкции кавитационных генераторов делят на роторные и трубчатые. Обе приводятся в движение электричеством, но принцип действия различается. Винт и труба показаны на скринах для иллюстрации сказанного.

Для объяснения происходящего нужно взглянуть на график агрегатных состояний. Там показаны твёрдое тело (solid), жидкость (liquid) и пар в виде областей для некой температуры (по горизонтали) и давления (по вертикали). Пунктирами обозначены линии:

По горизонтали – нормальное атмосферное давление.
По вертикали – точки таяния льда и кипения воды.

Видно, что в нормальных условиях пар образуется при температуре 100 градусов, при падении давления вполовину точка кипения смещается до нуля градусов Цельсия. Эффект хорошо знаком альпинистам, знающим – на высоте невозможно сварить мясо. Вода закипает уже при 70-80 градусах Цельсия.

Гребной винт судна образует пузырьки при нормальной температуре воды. Кавитация оказывает пагубное влияние. На рисунке видно, что уже через пару лет эксплуатации поверхность покрывается выщербинами. Кавитация затратна для гидравлических систем.

Образовавшийся пузырёк не лопается за счёт силы натяжения воды и двигается в область с большим давлением, уносясь потоком. Постепенно в передней части образуется вмятина, форма меняется с шаровидной, становясь похожей на эритроцит. Постепенно стенки смыкаются, получается тор (баранка). Образовавшиеся течения создают крутящий момент, фигура пытается вывернуться наизнанку. В результате колба лопается, остаётся некий сгусток турбулентностей (см. рис.). При переходе пара в иное агрегатное состояние выделяется поглощённая ранее энергия. На этом транспорт тепла заканчивается.

Разговор о вечных двигателях: научные небылицы

Виктор Шаубергер

Австрийский физик Виктор Шаубергер в бытность лесником разработал любопытную систему сплава брёвен. По внешнему виду напоминала изгибы натуральных рек, а не прямую линию. Двигаясь по столь своеобразной траектории, дерево быстрее достигало места назначения. Шаубергер пояснял это снижением сил гидравлического трения.

Ходят слухи, что Шаубергер заинтересовался вихревым движением жидкости. Австрийские любители пива на соревнованиях раскручивали бутылку, чтобы придать вращательное движение напитку. Пиво быстрее залетало в брюхо, хитрец выигрывал. Шаубергер самостоятельно повторил трюк и убедился в эффективности.

Не нужно путать описанный случай с вихрем сточной воды, всегда закручивающейся в одном направлении. Сила Кориолиса обусловлена вращением Земли и замечена, как считается, Джованни Баттиста Риччоли и Франческо Мариа Гримальди в 1651 году. Явление объяснено и описано в 1835 году Гаспаром-Густавом Кориолисом. В начальный момент времени за счёт случайного движения потока воды происходит отдаление от центра воронки, траектория закручивается по спирали. За счёт давления воды процесс набирает силу, образуется конусовидное углубление на поверхности.

Виктор Шаубергер ориентировочно 10 мая 1930 года получил патент Австрии за номером 117749 на турбину специфичной конструкции в виде заостряющегося бура. По словам учёного, в 1921 году на её основе сделан генератор, снабжавший энергией целую ферму. Шаубергер утверждал, что КПД устройства близок к 1000% (три нуля).

Вода закручивалась по спирали на входе в патрубок.
На входе стояла упомянутая турбина.
Направляющие спирали совпадали с формой потока, в результате осуществлялась максимально эффективная передача энергии.

Все прочее о Викторе Шаубергере сводится к научной фантастике. Утверждали что он изобрёл двигатель Репульсион, приводивший в движение летающую тарелку, защищавшую Берлин в период Второй мировой войны. По окончании боевых действий комиссовался и отказался делиться собственными открытиями, способными принести большой вред миру на Земле. Его история, как две капли воды, напоминает случившееся с Николой Теслой.

Считается, что Шаубергер собрал первый кавитационный теплогенератор. Имеется фото, где он стоит рядом с этой «печью». В одном из последних писем утверждал, что открыл новые субстанции, делающие возможными невероятные вещи. К примеру, очистку воды. Одновременно утверждая, что его воззрения поколеблют основы религии и науки, предрекал победу «русским». Сегодня сложно судить, насколько оставался приближен к реалиям учёный за полгода до смерти.

Ричард Клем и вихревой двигатель

Ричард Клем (Richard Clem) по собственным словам на исходе 1972 года испытывал асфальтный насос. Его насторожило странное поведение машины после выключения. Начав эксперименты с горячим маслом, Ричард быстро пришёл к выводу, что налицо нечто вроде вечного двигателя. Специфичной формы ротор из конуса, прорезанного спиральными каналами, снабжён разбегающимися форсунками. Раскрученный до некоторый скорости, сохранял движение, успевая приводить в действие масляный насос.

Уроженец Далласа задумал пробный пробег в 600 миль (1000 км) до Эль Пасо, потом решился опубликовать изобретение, но доехал только до Абилена, свалив неудачу на слабый вал. В заметках по этому поводу говорится, что конус требовалось раскрутить до некоторой скорости, а масло нагреть до 150 градусов Цельсия, чтобы все заработало. Устройство демонстрировало среднюю мощность в 350 лошадиных сил при массе 200 фунтов (90 кг).

Насос работал на давление 300 – 500 фунтов на квадратный дюйм (20 – 30 атм.), и чем выше оказывалась плотность масла, тем резвее крутился конус. Ричард вскоре умер, а наработки изъяты. Патент под номером US3697190 на асфальтный насос легко найти в интернете, но Клем на него не ссылался. Нет гарантий, что «работоспособная» версия не изъята ранее из документации бюро. Энтузиасты и сегодня строят двигатели Клема и демонстрируют принцип действия на Ютубе.

Разумеется, это лишь подобие конструкции, изделие неспособно для себя создавать свободную энергию. Клем говорил, что первый двигатель ни на что не годился, пришлось обойти 15 компаний в поисках финансирования. Мотор работает на масле для жарки, температуры в 300 градусов не выдерживает автомобильное. По заявлениям репортёров, аккумулятор на 12 В считается единственным видимым со стороны источником питания устройства.

Двигатель занесли в кавитационные по простой причине: периодически уже горячее масло требовалось охлаждать через теплообменник. Следовательно, внутри нечто совершало работу. Подумав, исследователи отнесли это на эффект кавитации у входа в насос и внутри распределительной системы трубок. Подчеркнем: «Ни один двигатель Ричарда Клема, изготовленных сегодня, не работоспособен».

Несмотря на это, Российское Энергетическое Агентство в базе данных опубликовало информацию (energy.csti.yar.ru/documents/view/3720031515) с оговоркой, что конструкция двигателя (им) напоминает турбину Николы Теслы.

Конструкции кавитационных теплогенераторов

Ссылки на то, что разработки по кавитационным двигателям засекречены, не выдерживают критики. Многие устройства действуют с КПД выше 1, если речь о перекачке тепла. Следовательно, сверхсекретного в этом нет. Конструкторы изготавливают образцы вполне работоспособных кавитационных теплогенераторов. Нельзя сказать, что КПД высок, но определённый потенциал у конструкции присутствует.

Роторные

Центрифуга Григгса считается достойным примером роторных кавитационных теплогенераторов. В устройство закачивается вода, ось начинает вращаться, приводимая в движение электродвигателем. Безусловный плюс конструкции – единственный привод служит насосом в системе отопления и нагревателем жидкой фазы. На поверхности рабочего цилиндра прорезано множество неглубоких отверстий круглой формы, где жидкость образует турбулентности. Нагрев происходит за счёт сил трения в приповерхностном слое и кавитации.

Трубчатые

На скрине из видео показана сборка кавитационного обогревателя с продольным расположением трубок. Конструкция описана в патенте RU 2313036. Помпой нагнетается давление во входной камере, жидкость устремляется сквозь конструкцию из трубок. На входе (см. рис.) образуются пузырьки за счет кавитации по описанной выше схеме. Выходя на той стороне, попадают во вторую камеру с высоким давлением, лопаются и отдают тепло.

На входе перед системой узких трубок давление жидкости повышается помпой, температура в этом месте увеличена. Указанная энергия и забирается образовавшимися пузырьками с паром для обогрева помещений. Как оговорено выше, такой тепловой насос способен на КПД более 100%, о чем заявляет автор конструкции. Каждый убедится самостоятельно, посмотрев видео на Ютуб (название канала – на скрине).

Ультразвуковые

В 2013 году опубликован патент WO2013102247 A1. После полугодового рассмотрения комиссия бюро отдала исключительные права на ультразвуковой кавитационный теплогенератор Иоэлю Дотте Эхарту Рубему. Смысл задумки в преобразовании электрического тока кварцевой пластиной. Колебания звуковой частоты подаются на вход, и устройство начинает создавать вибрации. В обратной фазе волны образуются участки разряжения, где за счёт кавитации образуются пузырьки.

Для достижения максимального эффекта рабочая камера кавитационного теплогенератора выполнена в виде резонатора на ультразвуковую частоту. Полученные пузырьки немедленно уносятся потоком через узкие трубки. Это нужно для получения разряжения, дабы пузырьки в кавитационном теплогенераторе не сомкнулись немедленно, тут же отдав энергию обратно.

Несложно догадаться, что потери минимальные, а трение отсутствует вовсе, поэтому КПД ультразвукового кавитационного теплогенератора шикарный. Учёный говорит, что перекачка тепла возможна с выигрышем в 2,5 раза. Это пока меньше полученного Виктором Шаубергером, но заставит задуматься. Устройство предположительно возможно использовать и для охлаждения помещений.

По ходу текста автор подробно объясняет механизм переотражения волны в кавитационном теплогенераторе, суть которого несущественна в рамках обзора.

ОБ ЭНЕРГИИ ИЗ «НИОТКУДА»

Доктор физико-математических наук В. ТЕЛЬНОВ, главный научный сотрудник Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН.

О методе извлечения энергии из металлов за счёт кулоновского расталкивания ионов я услышал во время обеда в институтской столовой и чуть было не поперхнулся. Однако оказалось, что об этом написано в уважаемом журнале «Наука и жизнь». Более того, на изобретение Марахтановых в 1999 году выдан патент Российской Федерации RU2145147 «Способ выделения энергии связи из электропроводящих материалов». Тут мне стало обидно за нашу державу, поэтому решил высказать своё мнение.

Изобретать, конечно, нужно, иногда даже можно ошибаться (если не умышленно) — эксперты поправят. Однако в последнее время появляется много предложений прорывного характера, сулящих несомненные блага для человечества, типа новых источников энергии. Естественно, на их практическую реализацию запрашиваются большие деньги. Однако, как бы убедительно ни был написан проект, даже подкреплённый экспериментальными данными, иногда беглого взгляда достаточно, чтобы увидеть грубые ошибки. Обычно они состоят в нарушении основных законов физики вроде закона сохранения энергии. Рассмотрим это на примере извлечения энергии из металлов.

В статье и патенте М. и А. Марахтановых утверждается, что можно высвободить энергию связи атомов в металле и превратить её в тепло, то есть в кинетическую энергию испарённых молекул, путём некоего небольшого воздействия на электроны (удар снаряда о броню или пропускание тока). Своё изобретение авторы интерпретируют следующим образом: «…электростатические силы притягивают ионы к электронам, и можно сказать, что электронный газ, как клей, скрепляет решётку… Но стоит хотя бы часть свободных электронов сгруппировать, “отвлечь” от роли клея, собрав, например, в направленный поток, как одноимённо заряженные ионы мгновенно покинут узлы решётки, отталкиваясь друг от друга. В этом и кроется постоянная готовность металлического кристалла к взрыву».

Звучит это странно, не правда ли? Все со школы знают обратное: для того чтобы разделить конденсированное вещество, будь то металл или вода, на молекулы—атомы (то есть испарить), нужно затратить энергию. Может быть, авторы забыли это? Да нет. В инновационном проекте (http://mgtu-sistema.ru/projects/1096831450/1096831450.php), на реализацию которого запрашивается астрономическая сумма, профессор Марахтанов пишет: «Известно, что при естественных фазовых переходах твёрдого тела, например металла в жидкость, а затем в пар, энергия, необходимая для этого, может лишь поглощаться данным телом. Мы установили экспериментально, что если термодинамическое равновесие нарушить искусственно, то его массу можно перевести из твёрдого состояния в газообразное таким образом, что энергия металлической связи, скрепляющая твёрдые кристаллы, выделится из металла, а не поглотится им». То есть, если тело испаряется «естественно», энергия поглощается, а если испаряется «искусственно», выделяется.

Хорошо, давайте тогда совершим круговой процесс: испарим металл «искусственно», а сконденсируем «естественно» (при обычной конденсации тепло выделяется). В результате такого цикла мы вернёмся к исходному состоянию (металл при комнатной температуре) и при этом извлечём тепло (дважды), как видно, из ничего! На этом принципе можно сделать замечательный «вечный двигатель».

Для проверки своей теории авторы даже провели эксперименты по пропусканию больших токов через тонкие охлаждаемые металлические плёнки. При значениях тока больше некоторого плёнки взрывались, что якобы подтверждало теорию. Как уже цитировалось выше, было найдено, что для высвобождения энергии связи в вольфраме нужно затратить всего 1/2000 долю энергии связи. Увы, такого не может быть (см. выше). Очевидно, что эксперименты были проведены недостаточно грамотно и интерпретированы неверно.

Невозможность выделения энергии из металла следует из того, что энергия связи в металле отрицательна и не может перейти в положительную кинетическую энергию атомов.

Кстати, в природе существуют источники энергии, в которых выделяется энергии намного больше, чем затрачено. Например, ядерная энергия. Тяжёлые ядра готовы взорваться за счёт распирающих кулоновских сил, но их удерживают ядерные силы. Стоит внести в такое ядро небольшую энергию (возбудить), как оно разлетается на два осколка с кинетической энергией, во много раз превышающей энергию возбуждения. В данном случае энергия берётся в основном за счёт электрического расталкивания осколков. Здесь с сохранением энергии всё в порядке. Энергия любой покоящейся частицы E = mc 2 . Энергия связи нуклонов в исходном ядре E_св =(M_я – ΣM_n)c 2 отрицательна (масса ядра M_я меньше суммы масс свободных нуклонов M_n — протонов и нейтронов), энергия связи в осколках деления тоже отрицательна, но по абсолютной величине больше. Разница начальной и конечной энергий связи положительна, именно она выделяется в виде кинетической энергии ядерных осколков. Небольшая внешняя энергия E > E_акт здесь необходима, только чтобы преодолеть энергетический барьер, отделяющий исходное состояние от более низкоэнергетического конечного состояния.

Другой пример реакции с большим энерговыделением — взрывчатое вещество, где под действием небольшого внешнего возмущения начинается экзотермическая (с выделением тепла) химическая реакции между компонентами смеси.

Вернёмся снова к металлам. Откуда всё-таки может взяться дополнительная энергия при ударе снаряда о броню и может ли быть такое вообще? Речь идёт о скоростях снаряда порядка 1,5 км/с. По приближённой оценке, приведённой в статье В. Яворского, для снаряда массой 4 кг при скорости 1390 м/с выделившаяся тепловая энергия в четыре с лишним раза превышала кинетическую энергию снаряда. Температуру в эксперименте не измеряли, а оценивали «на глаз» по следам на поверхности (цвета побежалости), что очень ненадёжно. В тщательных экспериментах со снарядами массой 60—80 г, проведённых Яворским по просьбе научно-технического совета, тепловыделение измеряли с высокой точностью и дополнительное энерговыделение составило уже 20—50%. В статье Марахтановых упоминается, что снаряды из обеднённого урана, применявшиеся американцами в Ираке и на Балканах, обладают повышенной пробивной способностью и что после пробивания брони в танк извергается горящее облако мелких, как пыль, частиц.

Всё это могут объяснить сами артиллеристы, изучив более тщательно энергетику выстрела, физические и химические процессы при взаимодействии снаряда с бронёй. Здесь могут происходить весьма сложные процессы, сильно зависящие от свойств материалов и конструкции снарядов. При этом закон сохранения энергии, конечно, выполняется, в чём, собственно, артиллеристы и не сомневаются. Поэтому ограничимся только некоторыми общими замечаниями.

Начнём с того, что здесь имеются два источника энергии: горения пороха и горения (окисления) металла при взаимодействии с воздухом. Второй эффект очень важен для урана, поскольку уран загорается на воздухе при температуре выше 150—175°С. После прохождения брони урановый снаряд за счёт внутреннего давления разлетается на мелкие кусочки и порядка 70% его сгорает (по информации, приведённой в Интернете). Кинетическая энергия 1 кг снаряда при скорости 1500 м/с составляет 1125 кДж, а энергия, выделяющаяся при сгорании такого количества урана (окисляется до U₃O₈), составляет около 5000 кДж/кг, что в 4,5 раза больше кинетической энергии! Появление дополнительной энергии при сгорании металла на языке энергий связи поясняет рисунок вверху.

При использовании стального снаряда существенное отличие от урана состоит в том, что монолитное железо на воздухе не горит (хотя горит в чистом кислороде), так что небольшая дополнительная энергия может возникнуть только при окислении поверхности раскалённого металла. Если быть более точным, очень мелкодисперсное пирофорное железо может на воздухе даже самовоспламениться (или загореться от искры при работе на наждаке), однако при ударе снаряда о броню этот эффект, вероятно, пренебрежимо мал.

Объяснить данные эксперимента Яворского со стальными (вероятно) ударниками (в статье материал явно не указан) их окислением в воздухе вряд ли возможно, поскольку они полностью застревали в стальной мишени, где воздуха практически нет. Одним из объяснений может быть нагрев ударника пороховыми газами внутри пушки. Для получения необходимого эффекта ударники должны быть нагреты в среднем до температуры 300—400ºС, что совсем не исключено. Небольшой дополнительный нагрев могли также дать пороховые газы, поскольку стрельба велась из 23-мм пушки по броне, установленной на расстоянии всего 1 м от её дульного среза.

Вообще говоря, мои заметки посвящены не рассмотрению загадок в опытах артиллеристов. Здесь всё нормально: что-то непонятно — задали вопрос. Волнует другое — заведомо неверная интерпретация, данная людьми с высокими научными степенями. Ну ладно, кто не ошибается. Однако с момента «открытия» способа превращения металлов в пар с выделением большого количества энергии (вместо положенного поглощения) прошло уже девять лет. Его авторы уверены в своей правоте, и, что удивительно, в ведущем техническом университете страны, где работает М. Марахтанов, не нашлось грамотных людей, которые указали бы на очевидную ошибку. Кроме того, данное явление активно обсуждается на форумах в Интернете людьми с высшим образованием, но и они не могут поставить правильный диагноз.

К счастью, ситуация не безнадежна, поскольку есть Российская академия наук. Этот вопрос был затронут на заседании учёного совета Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН, где сошлись во мнении, что проекты, содержащие различного рода «революционные» научные идеи, должны проходить экспертизу в РАН.

Наше правительство сделало крен на инновационную составляющую развития науки. Создаются технопарки и прочие инновационные центры. В этой связи очень важно позаботиться о системе экспертизы, поскольку сами инвесторы во многих случаях не способны разобраться в научных аспектах предлагаемых проектов.

Надеемся, что теперь читатели журнала «Наука и жизнь» станут немного более критически относиться к различным сообщениям о новых необыкновенных источниках энергии из «ниоткуда».

И рай стал адом. Чем закончился один из самых страшных экспериментов

Эволюция приучила нас к постоянному стрессу и борьбе за выживание. А что, если поместить людей в идеальные условия?

В большинстве развитых стран сейчас происходит то, что эксперты называют сексуальной рецессией: молодёжь теряет интерес к интимной близости. Исследования показывают, что 23% американцев в возрасте от 18 до 29 лет за последний год не имели ни одного полового контакта. Хуже всего дела обстоят в Японии. Она занимает последнее место в мире по количеству секса на душу населения, а 43% не состоящих в браке граждан страны всё ещё девственники.

А ведь, казалось бы, «золотому миллиарду» созданы все условия для того, чтобы «плодиться и размножаться». Однако рождаемость почему-то падает, зато пышным цветом цветёт пропаганда однополой любви.

Происходящее выглядит странным, но вряд ли удивило бы американского этолога Джона Кэлхуна, который более полувека назад провёл ряд опытов с грызунами. Самый известный из них — эксперимент «Вселенная-25» — показал, во что может превратиться социум, если создать в нём «райские» условия.

Откуда в «раю» изгои?

Кэлхуна интересовало, каким станет будущее человеческого общества при повышении уровня жизни, отказе от войн и росте численности населения, который, как ему представлялось, должен напрямую вытекать из комфортных условий. Интерес учёного понятен: в Европе, Северной Америке да и в развивающихся странах в те годы происходил беби-бум.

Свои эксперименты он начал с наблюдений за крысами в естественной среде. Затем построил для них разделённый на отсеки полигон, который назвал «крысиный рай». У его обитателей не было недостатка в пище и воде, отсутствовали враги и прочие угрозы. Тем не менее, достигнув определённой численности, они стали вести себя агрессивно, беспричинно нападать друга на друга и поедать крысят. Самые сильные самцы завели гаремы и изгнали более слабых в центр полигона.

После этого учёный взялся за свой главный эксперимент. Теперь он соорудил «мышиный рай» — загон, состоящий из 256 отсеков, каждый из которых мог вместить 15 мышей. То есть всего 3840 особей. В загоне были автоматические раздатчики еды и воды, материал для строительства гнёзд. Там поддерживалась постоянная комфортная температура, принимались необходимые меры безопасности (исключалось появление хищников и массовых инфекций), раз в неделю полигон очищался от мусора. За состоянием здоровья мышей следили, словно в санатории.

Система обеспечения пищей и водой была настолько продумана, что могла прокормить 9500 грызунов. Пространства тоже было предостаточно: проблемы с перенаселением возникли бы, если бы численность колонии превысила уже упомянутую величину — 3840. Забегая вперёд, скажем, что до этого так и не дошло — мышиная популяция остановилась на максимальном значении в 2200 особей, после чего только сокращалась.

Летом 1968 г. на полигон запустили четыре пары мышей, которые принялись интенсивно размножаться. Каждые 55 дней их численность удваивалась. На 315-й день темп роста замедлился, а когда в загоне насчитывалось 620 обитателей, стала формироваться определённая социальная иерархия. Лидерство захватили старые и сильные самцы, разместившиеся в отсеках по периметру, а молодняк был вынужден сгрудиться в центре. Появились и откровенные изгои — у них были искусаны хвосты, видны кровоподтёки, частично выдрана шерсть. «Отверженные» имели признаки психических отклонений — были либо слишком пассивными, либо, наоборот, чересчур агрессивными, нападая на всех подряд. Нормой стали гомосексуализм и каннибализм, и это при наличии большого количества самок и корма.

На арене «красавцы»

Последнюю стадию эксперимента Джон Кэлхун назвал «фазой смерти». Исследователь наблюдал появление новой категории самцов, которые получили от него прозвище «красавцы». У них не было ран и шрамов, как не было и желания бороться за самок и территорию. Они избегали конфликтов, не хотели размножаться и как-то участвовать в социальной жизни мышиной колонии, а только целыми днями ели, спали и чистили шёрстку.

Учёные отобрали несколько «красавцев» и самок-отшельниц, поместив их в изолированный загон. Там были воссозданы идеальные условия, как на начальной стадии эксперимента: никаких врагов и много свободного пространства. Но, к удивлению исследователей, поведение мышей не изменилось. Они всё так же отказывались спариваться и вообще не проявляли друг к другу интереса. В итоге все эти мыши умерли от старости, не оставив потомства.

Но вернёмся в основной загон. Из-за высокой смертности молодняка и незначительной доли беременностей популяция стремительно вымирала. И это несмотря на то, что средняя продолжительность жизни подопытных грызунов оказалась значительно выше, чем у их собратьев в дикой природе, а недостатка в корме по-прежнему не было. В последнем поколении мышей присутствовали исключительно одни «красавцы» и самки-отшельницы. Когда в 1972 г. Джон Кэлхун завершал эксперимент, в «мышином раю» доживали свой век 122 особи, которые давно вышли из детородного возраста. На этом можно было ставить точку: судьба «цивилизации» была предрешена.

Эксперимент «Вселенная-25» (число 25 означало его порядковый номер) привёл Кэлхуна и его ассистентов к парадоксальному выводу: улучшение условий среды обитания вовсе не гарантирует процветания популяции. А при достижении определённой плотности и заполнении всех социальных ролей в обществе непременно возникает прослойка молодых изгоев, число которых постоянно растёт. Им свойственно примитивное поведение, замкнутое на себя (есть, спать, концентрироваться на собственных потребностях и ничем более не интересоваться), отчего социальные связи распадаются, популяция деградирует и в итоге гибнет.

Наблюдая за грызунами, Джон Кэлхун придумал новый термин — «поведенческая клоака». Он означает постепенный переход к деструктивному образу жизни в условиях перенаселения. Кроме того, учёный ввёл понятие «двух смертей». Первая — «смерть духа» — наступает при отказе от социальных связей и сложного поведения, когда всё сводится лишь к удовлетворению физиологических потребностей. Вторая — смерть физическая — в такой ситуации становится вопросом недолгого времени.

Эксперимент подвергался критике. Во-первых, территория «мышиного рая» была ограниченна, подопытные не имели свободы в полном смысле этого слова. Во-вторых, разные биологические виды в аналогичных условиях могут вести себя по-разному: муравьям, пчёлам или голым землекопам скученность не мешает. В-третьих, люди — не мыши, и непрестанное размножение не является для нас главной целью. Наконец, у человека, в отличие от мышей и даже голых землекопов, есть разум. Он помогает анализировать происходящее, предотвращать ошибки и их последствия.

Остаётся надеяться, что разум для того и дан человеку, чтобы он стремился в рай и не забрёл ненароком в ад.