Piezoelektrični efekt
    Ponedjeljak, 04 Srpanj 2011 22:13

    Piezoelektrični efekt

    Iako se na prvi pogled čini ironičnim, automobilski promet bi uskoro mogao postati još jedan izvor zelene energije. Nedavno je u Kaliforniji izglasan prijedlog zakona za pilot program kojim bi se vibracije ceste koristile za proizvodnju energije. Model primjene piezoelektrične energije je razvijen i testiran u Izraelu. Piezoelektrična generacija bilježi vibracije prolaznika, automobila ili vlakova te ih generira u električnu energiju pomoću piezoelektričnih materijala koji se nalaze ispod površine ceste. Električna energija je pohranjena u baterije koje se nalaze uz cestu te bi za početak mogla opskrbljivati prometne znakove i cestovnu signalizaciju, dok bi u budućnosti mogla biti spojena izravno na električnu mrežu. Trak duljine jednog kilometra mogao bi generirati oko 44 megavata električne energije godišnje što je dovoljno za oko 30,800 domova. Jedna od najboljih stvari vezanih uz ovu vrstu proizvodnje električne energije je ta da se najveći cestovni promet podudara upravo sa vremenima najvećeg korištenja električne energije. Izrael primjerice već koristi piezoelektričnu proizvodnju el. energije na svojim autocestama, dok Italija također ima planove za instalaciju ove tehnologije na autocesti Venecija-Trst. Sredstva za financiranje pilot projekta u Sjevernoj i Južnoj Kaliforniji doći će iz već postojećih fondova Programa za kalifornijska alternativna i obnovoljiva goriva i automobilske tehnologije. Iako je glasnogovornik upoznat s prijedlogom zakona izjavio da su postojeći proizvodi izraelskog Innowattech-a ili Michiganskog PowerLeap-a relativno jeftini, nema konkretnih podataka koliko bi primjena ove tehnologije u Kaliforniji mogla stajati. Međutim, već postojećih 50 milijardi sredstava namijenjenih održavanju cesta znači da postoje velike mogućnosti instalacije senzora bez potrebe za prekopavanjem cesta. Određivanje isplativosti zamjene razbijenih senzora prije redovitog održavanja cesta također je jedan od ciljeva pilot programa.
    www.croenergo.eu


    U najvećem urbanom europskom centru u Londonu, na pješačkoj stazi između londonskog Olimpijskog stadiona i nedavno otvorenog Westfield Stratford City shopping centra kojeg će u prvoj godini, procjenjuje se, posjetiti 30 milijuna ljudi, postavljeni su pločnici koji energiju ljudskih koraka pretvaraju u električnu energiju, prenosi Ifont.Ideju za ovakav projekat osmislio je 25-godišnji inžinjer Laurence Cook 2009. godine na svojoj završnoj godini studija. Laurence tvrdi da bi ovih 30 milijuna posjetitelja osiguralo energiju u vrijednosti polovine godišnjih potreba osvjetljenja vanjskog dijela ovog velikog trgovačkog centra.Zahvaljujući kinetičkoj energiji prolaznika, zelene kvadratne ploče izrađene od reciklirane gume opskrbljuju okolne uređaje električnom energijom. Svaki puta kada netko nagazi na ploču ona se udubi do 5 milimetara pod težinom prolaznika, a ta energija se potom pretvara u električnu energiju koja se šalje direktno u mrežu za opskrbu ulične rasvjete, aparata za prodaju karata i drugih uređaja u blizini ili se pohranjuje u litijske baterije pa se koristi kasnije.Zelene kvadratne ploče mogu proizvesti energiju dovoljnu tek da LED uličnu svjetiljku održi upaljenom 30 sekundi. Stoga, naglašava Laurence, ključ uspjeha je u malim doprinosima velikog broja ljudi. Naučnici su mišljenja da je ideja za ovakav projekt dobra zbog razvijanja svijesti kod ljudi da će sa malim i neznatnim doprinosom učiniti puno za okoliš i uštedu energije.Ipak, uspjeh takvog projekta ovisit će o isplativosti i troškovima proizvodnje dok projektant naglašava kako će sadašnja visoka cijena ploča vjerojatno padati kada se krene u masovnu proizvodnju.
    www.croenergo.eu


    Koncept Windstalk proizvodi električnu energiju iz vjetra bez korištenja vjetroagregata sa lopaticama. Ovaj koncept je zamislila projektantska tvrtka Atelier DNA čija je ideja bila osmisliti proizvodnju energije iz vjetra koja neće imati pokretnih dijelova kao što su lopatice na vjetroagregatima.Sam projekt je osmišljen za natječaj grada Masdar u Abu Dhabiju koji hoće izgraditi projekt čiste obnovljive energije koji bi ujedno bio i turistička atrakcija. Windstalk je osvojio drugo mjesto na natječaju, a u natječaju se sastojao od 1.203 stupova od karbonskih vlakana koji su pojačani smolom, čija je visina 55 metara, a na podlogu su pričvršćeni pomoću betonskih temelja čiji je promjer deset do dvadeset metara. Stupovi koji kod temelja imaju promjer 30 cm, a na vrhu 5 centimetara imaju naslagane piezoelektrične keramičke diskove između kojih se nalaze elektrode. Elektrode su spojene na kablove koji idu duž cijele visine stupova, s tim da se jedan kabel spaja na parne elektrode, a drugi na neparne.Stupovi rade tako da ih vjetar njiše, a tim njihanjem se onda stišću piezoelektrični diskovi koji stvaraju električnu energiju koja protječe kroz elektrode. Svaki stup bi imao na svom vrhu LED lampu koja bi svjetlila ovisno o količini električne energije koju proizvodi, te bi pri nedostatku vjetra stupovi bili u mraku. Windstalk u gradu Masdaru bi se rasprostirao na nekih 26.000 metara kvadratnih te bi na takvoj veličini proizvodio električne energije koliko i klasična vjetroelektrana na istom prostoru.Osim toga Windstalk bi mogao i pohranjivati energiju na način da bi ispod stupova bile dvije velike prostorije smještene jedna iznad druge, a bile bi napunjene vodom. Prilikom viška proizvodnje električne energije pumpe bi prebacivale vodu iz donje u gornju prostoriju, dok bi prilikom nedostatka vjetra voda išla u suprotnom smjeru te bi pumpe radile kao generatori električne energije.Pošto je sve skupa još samo koncept, projektanti nisu mogli procijeniti točnu proizvodnju i optimalan izgled stupova, ali po njihovoj procjeni bi trebao proizvoditi električne energije kao i vjetroelektrana na prostoru slične veličine pošto bi se stupovi kod Windstalka mogli složiti puno gušće. Još jedna prednost Windstalka je da je skroz tih, odnosno da proizvodi manje buke od klasičnih vjetroagregata.Atelier DNA sada rad i na projektu Wavestalk, koji bi bio pandan Windstalku u vodi i koji bi koristio energiju valova i morskih struja. Dugoročni cilj te tvrtke je izgraditi jedan takav sustav u Sjedinjenim Američkim Državama.
    www.vjetroelektrane.com

    46
    Novi pristup je obećavajući prvi korak prema razvoju sitnih uređaja koji proizvode električnu energiju pri obavljanju svakodnevnih zadataka. Zamislite da punite vaš mobilni telefon dok hodate, a sve zahvaljujući generatoru energije tankom poput papira ugrađenom u potplat vaših tenisica. Ovaj je futuristički scenarij sada malo bliže stvarnosti. Znanstvenici iz Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) američkog ministarstva za energiju, razvili su način kako proizvesti električnu energiju koristeći neškodljive viruse koji pretvaraju mehaničku energiju u električnu energiju. Znanstvenici su testirali svoju metodologiju stvorivši generator koji proizvodi dovoljno struje za rad malog zaslona od tekućih kristala. Djeluje tako da se prstom dotakne elektroda veličine poštanske marke. Elektroda je premazana slojem virusa stvorenih posebno za ovu namjenu. Virusi pretvaraju silu doticanja u električno pražnjenje. Ovo je prvi generator koji za proizvodnju električne energije koristi piezoelektrična svojstva biološkog materijala. Piezoelektricitet je akumulacija naboja u čvrstom tijelu kao odgovor na mehanički stres. Ovaj postupak može dovesti do proizvodnje malenih uređaja koji proizvode električnu energiju od vibracija koje nastaju pri obavljanju svakodnevnih zadataka kao što su zatvaranje vrata ili penjanje stepenicama. On također ukazuje na to kako bi se jednostavnije mogli raditi mikroelektronički uređaji. To je moguće stoga što se virusi sami uredno organiziraju u film koji omogućuje rad ovog generatora. To samo-postavljanje je vrlo traženi cilj u zahtjevnom svijetu nanotehnologije. "Potrebna su daljnja istraživanja, ali naš rad je obećavajući prvi korak prema razvoju osobnih generatora za struju, pokretača za uporabu u nano-uređajima i drugih uređaja temeljenih na viralnoj elektronici", kaže Lee Seung-Wuk, znanstvenik u Lawrence Berkeley National Laboratory i izvanredni profesor bioinženjeringa na kalifornijskom sveučilištu u Berkeleyu. On je proveo istraživanje s timom koji su još činili kolege Ramamoorthy Ramesh i Yang Lee Byung. Piezoelektrični efekt je otkriven 1880. godine i od tada se on uočava u kristalima, keramici, kostima, proteinima i DNA. Također se i puno koristio u praksi. Električni upaljači i mikroskopske sonde za skeniranje nisu mogli raditi bez njega, da se navede samo nekoliko njegovih primjena. No, materijali koji se koriste za izradu piezoelektričnih uređaja su otrovni i vrlo se teško s njima radi, što ograničava široko korištenje ove tehnologije. Lee i njegovi kolege su se zapitali može li virus koji se proučava u laboratorijima diljem svijeta ponuditi neki bolji način rješenja ovih problema. Bakteriofag M13 napada samo bakterije, dok je bezopasan za ljude. Budući da je virus, on se replicira u milijunima primjeraka za par sati, tako da uvijek postoji dostupna stalna količina virusa. Uz to, lako ga se genetski modificira. Uz to, veliki broj takvih virusa u obliku štapa prirodno se sami orijentiraju u lijepo uređene filmove. To su svojstva koje znanstvenici traže za građevni blok u nano tehnologiji. No, znanstvenici su prvo morali utvrditi da li virus M13 jest piezoelektrični. Lee i Ramesh, koji je stručnjak u proučavanju električnih svojstava tankih filmova u nano tehnologiji, primijenili su električno polje na film od virusa M13 i pomoću posebnog mikroskopa promatrali što se dogodilo. Spiralni proteini koji prekrivaju viruse su se izokrenuli i otvorili kao odgovor na električno polje što je siguran znak piezoelektričnog efekta na djelu. Nadalje, znanstvenici su povećali piezoelektričnu snagu virusa. Oni su virusima genetskim inženjeringom dodali četiri negativno nabijena ostatka aminokiselina na jednom kraju spiralnih proteina koji prekrivaju virus. Ovi su ostaci povećali razliku naboja između pozitivnog i negativnog kraja proteina, a koji podiže napon virusa. Znanstvenici su dodatno unaprijedili i sustav slaganja filmova sastavljenih od pojedinačnih slojeva virusa. Otkrili su da film sastavljen od 20 jednostrukih slojeva pokazuje najjači piezoelektrični efekt. Preostalo je još napraviti test, tako da su znanstvenici osmislili piezoelektrični generator energije na osnovi virusa. Stvoreni su takvi uvjeti da se genetski modificirani virusi spontano organiziraju u navedenom višeslojnom filmu koji mjeri jedan kvadratni centimetar. Nakon toga film se našao između dvije pozlaćene elektrode koje su spojene žicom na zaslon od tekućih kristala. Kada se pritisne na generator, proizvede se do 6 nanoampera struje i 400 milivolta potencijala. To je dovoljno struje da se pojavi broj "1″ na zaslonu i oko četvrtina napona trostruke A baterije. "Sada radimo na poboljšanju rezultata ove demonstracije koja je trebala pokazati ispravnost našeg načina razmišljanja", kaže Lee. "Budući da alati biotehnologije omogućuju masovnu proizvodnju genetski modificiranih virusa, piezoelektrični materijali na temelju virusa mogli bi ponuditi jednostavan put do novih mikroelektroničkih uređaja u budućnosti."
    znanost.geek.hr


    Razmislite o broju koraka koje učinite u samo jednom danu. A sada, zamislite kada bi sve vaše korake mogli pretvoriti u iskoristiv izvor električne energije. Upravo si je ovo pitanje postavio Laurence Kembell-Cook kada je krenuo sa razvojem svog "Pavegen" sustava. Sustav hvata kinetičku energiju iz koraka te nju pretvara u električnu energiju. Skakanje i hodanje po Pavegen pločama stvara čistu energiju koja se može koristiti za osvjetljavanje ulice, punjenje baterija te u nizu drugih primjena koje zahtijevaju električnu energiju. Površina ploče napravljena je od 100% recikliranih starih guma, dok je baza napravljena od 80% recikliranih materijala. Ploču se mogu koristiti u vanjskim ili unutarnjim primjenama te su vodootporne. Hodanjem po njima, ploča hvata kinetičku energiju te nju pohranjuje u litij-polimersku bateriju. Ovaj koncept već je osvojio niz priznanja, a odnedavno se počelo i sa komercijalnim primjenama sustava. Tako je Pavegen već instaliran u trgovačkom centru Westfield u Londonu, jednoj stanici podzemne željeznice u Londonu te nizu drugih manjih instalacija diljem svijeta.
    www.croenergo.eu
    Pročitano 2072 puta

    O nama

    Hrastović Inženjering d.o.o. od 2004. se razvija u specijaliziranu tvrtku za projektiranje i primjenu obnovljivih izvora energije. Osnova projektnog managementa održivog razvitka društva je povećanje energijske djelotvornosti klasičnih instalacija i zgrada te projektiranje novih hibridnih energijskih sustava sunčane arhitekture. Cijeli živi svijet pokreće i održava u postojanju stalni dotok Sunčeve energije, a primjenom transformacijskih tehnologija Sunce bi moglo zadovoljiti ukupne energetske potrebe društva.

    Kontakt info

    HRASTOVIĆ Inženjering d.o.o.
    Kralja Tomislava 82.
    31417 Piškorevci
    Hrvatska

    E-mail: info@hrastovic-inzenjering.hr
    Fax: 031-815-006
    Mobitel: 099-221-6503
    © HRASTOVIĆ Inženjering d.o.o. - design & hosting by Medialive