к.т.н. Меркулова А.В., д.т.н. Черунова И.В.
Южно-Российский государственный
университет экономики и сервиса, Россия
Использование энергии
электростатического поля
Одной из глобальных проблем современности
является проблема предупреждения энергетического кризиса и поиск
альтернативных, недорогих источников энергии. Сейчас на планете проживает
больше шести миллиардов человек. По прогнозам ООН к середине нынешнего столетия
население составит примерно девять миллиардов человек. Одновременно с ростом
населения земли растут его потребности в энергии, которая необходима человеку
для обеспечения пищей, теплым жилищем, комфортными условиями жизни, удобными
средствами передвижения, медицинской помощью и т.д. Наиболее остро проблема
энергосбережения и энергоэффективности начала проявлять себя с девяностых годов
прошлого столетия.
В настоящее время человечество активно
использует несколько видов энергии. Однако, углеводородных источников топлива,
даже по самым оптимистичным прогнозам, осталось примерно на полвека. Даже активно
используемые сегодня гидро- и атомные электростанции, согласно оценочным
расчетам, не способны полностью обеспечить человечество дешевой энергией. А
споры вокруг безопасности и экономической выгодности применения энергии цепного
деления радиоактивных элементов не угасают очень давно. К тому же проблема
утилизации отходов процессов получения энергии с использованием углеводородных
и ядерных источников топлива носит не только экологический, но и экономический
характер.
Очевидно, что надвигающийся энергетический
кризис – актуальная проблема человечества и уже сегодня нужно решать, где брать
энергию, необходимую для нормального, без снижения материального
благосостояния, существования человечества.
В последние десятилетия в научных кругах
обосновано возрос интерес к альтернативной энергетике и энергосберегающим
технологиям. Разработок в этих областях огромное количество. В основном это
технологии малой возобновляемой энергетики, базирующиеся на энергии солнца и
ветра, геотермальной и приливной энергии, энергии электрического поля Земли и
энергии сгорания жидкого водорода. В рамках малой энергетики необычайно
интересны проекты использования «биотоплива», энергии механического движения
человека или пьезоэлектрического эффекта с целью преобразования этих видов
энергии в электрическую.
Более того, важнейшим приоритетом энергетической
стратегии России на период до 2020 года утвержденной Правительством РФ является
снижение удельных затрат на производство и использование энергоресурсов за счет
рачительного их потребления и применения энергосберегающих технологий и
оборудования, что отражено в перечне критических технологий Российской
Федерации (Технологии новых и возобновляемых источников энергии), приоритетных направлениях развития науки,
технологий и техники Российской Федерации (Энергетика и
энергосбережение), а также в составе критических
технологий федерального уровня (Нетрадиционные возобновляемые источники энергии
и новые методы ее преобразования и аккумулирования) [1].
В связи с нарастающей энергетической
проблемой, значительный интерес представляет разработка способа использования
энергии электростатического поля, созданного естественной электризацией
материалов в условиях их эксплуатации.
В общем случае явление самопроизвольной
электризации материалов представляет собой негативный фактор, требующий
выполнения определенных мероприятий обеспечения электростатической безопасности
человека или производства в целом, что
осуществляется преимущественно системами отвода статического электричества или
различными способами снижения интенсивности процесса электризации [2].
К инновационным энергосберегающим
технологиям относится устройство для использования энергии электростатического
поля, разработанное авторским коллективом ФГБОУ ВПО ЮРГУЭС [3]. Устройство
способно преобразовать энергию электростатического поля в энергию
электрического тока. При этом одновременно, в результате снижения величины
накопленного на поверхности материала электрического заряда, обеспечивается
требуемый уровень электростатической безопасности. Принцип работы данного устройства и способ получения энергии
электрического тока основаны на свойствах электрического поля и на
базовых законах электростатики. Области применения энергии электростатического
поля, преобразованной разработанным
устройством – электрические цепи, питающие маломощные или работающие в
импульсном режиме потребители, например: наручные часы, фонарик для освещения,
сотовый телефон, аккумуляторы и другие современные спутники активной деловой жизни
человека.
Таким образом, устройство для использования энергии
электростатического поля [3],
представляет собой еще один вариант альтернативного, экологически чистого
источника малой энергетики. И, хотя коэффициент полезного действия,
рентабельность и энергоэффективность данного устройства не велики, а его
повсеместное применение невозможно, но альтернативные источники энергии рано
или поздно смогут с успехом заменить традиционные в некоторых сегментах
энергетики.
Литература
1.
Об утверждении
приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в Российской
Федерации и перечня критических технологий Российской Федерации: указ
Президента Российской Федерации [от 07.07.2011 № 899].
2.
ГОСТ
12.4.124-83. ССБТ. Средства защиты от статического электричества / введен
01.01.1984 – М.: Издательство Стандартов, 1983. – 8с.
3.
А.В. Меркулова, Е.И.
Старченко, И.В. Черунова, А.И. Гавлицкий. Устройство для использования энергии
электростатического поля // Пат.
№ 2439864 Российская Федерация, С1, МПК H05F 3/02 (2006.01). Заявка: 2010133364/07, 09.08.2010; Опубл. 10.01.2012
Бюл. № 1.