Екологія
Енергетичний збирач перетворює в електрику коливання залізничних колій
- Опубліковано: Середа, 29 липня 2015, 17:25
Стук коліс поїзда по стиках рейок оспіваний поетами. Характерний перестук, поштовхи і бовтанка вважається неодмінним атрибутом подорожей залізницею. Не будемо сперечатися, чи можна обійтися в принципі без цих залізничних доповнень, але задумаємося, що представляють всі ці артефакти, по суті?
Все просто. Коливання рейок і вагонів не що інше, як побічні форми механічного руху, на які витрачається корисна енергія.
Якщо не можна їх позбутися, то, можливо, вдасться отримати користь? Як випливає з результатів роботи вчених з Університету штату Нью-Йорк в Стоуні Брук, це цілком посильне завдання. Дослідниками розроблено та запатентовано пристрій, здатний перетворювати коливання залізничних рейок в електричну енергію.
Рухаючись по рейках, колеса складу тиснуть на них і викликають вертикальні коливальні переміщення. Вчені створили енергетичний збирач, який, використовуючи нерегулярне рух рейок, здатний генерувати достатньо енергії для роботи залізничного обладнання, такого як перемикачі стрілок, системи контролю та світлової індикації.
Подібні пристрої ефективні для збору енергії у разі регулярного односпрямованого руху, в той час як рейки коливаються вгору і вниз. Складальник, розроблений колективом дослідників Університету Стоуні Брук, здатний перетворювати коливальні вібрації залізничної колії в регульоване односпрямоване обертальний рух, подібно до того, як випрямляч робить з змінного струму постійний. У списку авторів винаходу професор кафедри механіки Лей Цзо (Lei Zuo), аспіранти Гопінат Редді Пенамалі (Gopinath Reddy Penamalli), Тен Лін (Teng Lin) і Джон Ван (John Wang).
«У США найпротяжніші залізничні колії в світі, близько 140 700 миль, які часто розгорнуті у віддалених районах», - говорить професор Цзо. «Дуже важливо, але й дуже дорого забезпечувати харчуванням віддалену електричну інфраструктуру, таку як сигнальні вогні, стрілки і датчики контролю. Наш винахід може отримати 200 Ватт електричної енергії від переміщень залізничної колії і живити периферійні електричні пристрої ».
За словами професора Цзо, їх технологія усуває основну проблему вібрації, перетворюючи її в односпрямоване обертання, що визначає високу надійність і ефективність збирача енергії. Маховик, використовуваний в пристрої, забезпечує відносно постійну швидкість обертання, знижуючи механічні навантаження і сприяючи підвищенню надійності. Стендові випробування прототипу, проведені вченими, виявили, що ККД перетворення енергії становить від 55 до 72%.
Професор Лей Цзо вважає, що впровадження їх винаходу може заощадити десятки мільйонів доларів, які витрачаються на харчування периферійних станційних пристроїв, і одночасно знизити викиди вуглекислого газу на 3000 тонн щорічно.
Винахід учених з Стоуні Брук відзначено нагородою «Кращий пристрій для збирання енергії» на 3-й конференції Збір енергії і бездротові сенсорні мережі (Energy Harvesting and Wireless Sensor Networks USA), що відбулася у Вашингтоні 7-8 листопада поточного року.
За матеріалами Gizmag
