Новые источники энергии

Перспективная российская разработка в области изотермических преобразователей энергии Юрия Евгеньевича Виноградова называется «найквистор». В качестве источника энергии рассматриваются «тепловые шумы Найквиста». По расчетам автора, такие источники энергии, при комнатной температуре, могут обеспечить около 100 ватт с квадратного сантиметра рабочей поверхности.

Данная тема мне знакома практически, поскольку и в обычной радиотехнике иногда используется генератор шума, состоящий из усилителя и «источника шума», в роли которого может применяться обычный полупроводниковый стабилитрон. Метод кажется простым в реализации, и многие исследователи о нем задумывались. Мощность можно получить, объединив сигналы от тысяч «шумных» резисторов или полупроводниковых переходов. Изготовление «матрицы», содержащей миллионы микроэлементов и соединительные проводники, при современном уровне развития электронной промышленности, не является препятствием.

Сложность реализации данной идеи в том, что шумовые импульсы не совпадают по фазе, поэтому их сложение не дает увеличения тока в нагрузке. Возникает аналогия с попыткой использования теплового хаотического движения молекул воздуха (механические конвертеры).

Сигнал каждого «шумного» элемента необходимо «выпрямить», то есть получить электрический ток одного направления.

Решение, предложенное Виноградовым, заключается в использовании варикапов, полупроводниковых элементов, сочетающих в себе необходимые свойства «шумящего элемента», выпрямительного диода и накопительной емкости. Автор провел эксперименты, и получил подтверждение предложенного им принципа.

Интересен расчет себестоимости данного метода, проведенный Виноградовым Ю.Е. в статье «Об открытых возможностях построения изотермических преобразователей». Пластина поверхностью 1 квадратный метр, теоретически, может обеспечить мощность более 260 кВт (до 1 МВт).

Для сравнения, солнечные панели в средней полосе России производят около 200 ватт на один квадратный метр, в хорошую погоду. При этом, такая панель «найквисторов» может стоить не более 400 тысяч рублей. В этой конструкции, установочная стоимость 1 киловатта примерно равна 1,5 тысячи рублей.

Коротко отметим «Способ прямого преобразования тепловой энергии в электрическую», авторы Даниэлян М.И. и др. Суть метода состоит в том, что электрические конденсаторы с алюминиевыми электродами заряжают пилообразными импульсами, причем между импульсами выдерживают паузу, длительность которого равна 2–5 импульсам. Форма импульса может быть другая, но не прямоугольная. Во время паузы, происходит дополнительный «самозаряд» конденсатора. Разряд дает больше энергии, чем затрачено. Авторы полагают, что причиной такого «самозаряда» является проникновение носителей заряда в микрорельеф электродов. По-моему, эффект также обусловлен инерциальностью носителей заряда, которые продолжают движение уже после того, как закончился импульс заряда и началась «пауза».

Вопрос преобразования тепловой энергии окружающей среды можно сформулировать, не как концентрацию рассеянного тепла, а как вопрос эффективного охлаждения рабочего тела. Создав область пониженной температуры без затрат мощности первичного источника, можно обеспечить разность температур относительно температуры окружающей среды, что создаст условия для работы обычных термоэлектрических преобразователей. Одно из перспективных направлений в данной области – магнитное охлаждение.

Рассмотрим конструкцию магнитного холодильника, Astronautics Corp. www.astronautics.com и Ames Laboratory www.ameslab.gov, рис. 214.

Рис. 214. Магнитный холодильник. Схема работы