заряди на електродах пьезоелемента.
На відміну від звичайного конденсатора, обкладки якого можуть зберігати заряди досить довго, індуковані заряди пьезоелемента зберігаються тільки доти, поки діє механічне навантаження. Саме в цей час можна отримати від елемента енергію. Після зняття навантаження індуковані заряди зникають. По суті, пьезоелемент є джерелом струму нікчемною величини, з дуже високим внутрішнім опором.
Оскільки фахівці компанії Innowattech так і не вважали за потрібне поділитися з широкою громадськістю результатами свого експерименту, спробуємо самі зробити грубі чисельні прикидки ефективності роботи пьезоелектріков як джерело енергії. Як об'єкт для розрахунків візьмемо звичайну побутову Пьезозажигалка - єдине виріб, що отримало зараз широке поширення.
З великої кількості технічних характеристик п'єзоматеріалів нам знадобляться всього декілька. Це значення п'єзоелектричного модуля, яке для поширених (а інших поки промисловість не випускає) пьезоелектріков становить від 200 до 500 пікокулон (10 в мінус 12 ступені) на ньютон, і характеризує ефективність генерації заряду під впливом сили.
Ця характеристика не залежить від розмірів пьезоелемента, а повністю визначається властивостями матеріалу. Тому намагатися робити більш потужні перетворювачі за рахунок збільшення геометричних розмірів безглуздо. Ємність обкладок пьезоелемента запальничок відома і становить близько 40 пикофарад.
Система важеля передачі зусилля на пьезоелемент створює навантаження приблизно 1000 ньютонів. Зазор, в якому проскакує іскра - 5 мм. Діелектричну міцність повітря приймаємо 1 кВ / мм. При таких вихідних даних запальничка генерує іскри потужністю від 0,9 до 2,2 мегавати!
Але не варто лякатися. Тривалість розряду становить всього 0,08 наносекунди, звідси такі величезні значення потужності. Підрахунок же сумарній енергії, що генерується запальничкою, дає значення всього 600 мікроджоулів. При цьому ККД запальнички, з урахуванням того, що механічне зусилля через систему важеля повністю передається п'єзоелектрики, складає всього ... 0,12%.
Пропоновані в різних проектах схеми добування енергії близькі до режимам роботи запальничок. Окремі п'єзоелементи генерують високу напругу, яке пробиває розрядний проміжок, і струм надходить на випрямляч, а потім в накопичувальний пристрій, наприклад, іоністор. Подальше перетворення енергії стандартно і інтересу не представляє.
Від запальничок перейдемо до задачі отримання енергії в промислових масштабах. Нехай будуть використані найбільш ефективні елементи, генеруючі 10 милливатт на елемент. Зібрані в кластери (групи) по 100-200 елементів, вони поміщаються під полотно дороги. Тоді для отримання заявленої величини потужності порядку 1 МВт на кілометр дороги потрібно всього ... 100 мільйонів окремих елементів з індивідуальними схемами знімання енергії. Залишається ще завдання її підсумовування, перетворення і передачі споживачеві. При цьому струми елементів, враховуючи непостійну навантаження на дорожнє полотно, лежатимуть в діапазоні нано або навіть пікоампер.
Знайомлячись з подібними проектами отримання енергії від пьезоеффекта, мимоволі напрошується аналогія з гідроелектростанцією, в якій турбіни працюють від вологи ранкової роси, дбайливо зібраної з навколишніх полів.
А як же з експериментом ізраїльської компанії? Звіт про результати «шкідництва» на полотні автостради так і не з'явився. А...
