Навстречу ватту

На химфаке ЮФУ начинают разрабатывать пьезошагогенератор — изделие, способное от низкочастотной вибрации вырабатывать электроэнергию мощностью до десятой ватта за одну генерацию. До этого речь шла о милливаттах. Сделать это позволят пьезогенераторы на основе созданного в университете нового пьезоактивного материала. Это шаг к превращению в электроэнергию движения пешеходов и проезжающих автомашин. Разработка профессора и завкафед­рой общей и неорганической химии Тимофея Лупейко весной этого года получила золотую медаль на 42-й Международной выставке изобретений в Женеве. Г-н Лупейко показал на выставке, как обычный вибромассажер при помощи активных элементов может зажигать до 30 светодиодов. В сфере пьезоразработок золотыми и серебряными медалями отмечен еще ряд ученых из ЮФУ.

— «Пьезо» — от греческого слова «давлю», — объясняет г-н Лупейко. — Это специфичный преобразователь: сжимаете его — он генерирует заряды и на электродах появляется плюс-минус, растягиваете — минус-плюс. Широко распространены пьезозажигалки, в зарубежных автомобилях существует около 200 устройств, работающих на пьезоэффекте: дозировка топлива, очистка стекол и пр. Но мы хотим пойти дальше. Мы намерены сделать пьезогенерацию источником весомой электроэнергии. При этом важно, что срок службы наших пьезогенераторов очень высок. Правда, наше единичное изделие нельзя нагружать массой более 0,5 кг, но в ее пределах оно может работать, как показала наша проверка, более 1 млрд раз, в переводе на срок езды машин по дороге — это свыше 20 лет. Теперь задача в том, чтобы, используя новый способ пьезогенерации, суметь адаптировать нагрузку, равную весу человека и транспорта, для чего необходимо скомпоновать в единый блок большое число элементов и добиться, чтобы они работали как одно целое. Сам элемент похож на пятирублевую монету. Это шаг к разработке пьезогенераторов, способных превращать в электроэнергию движение пешеходов и проезжающих автомашин, генераторов, имеющих большой срок службы и способных вырабатывать, например, альтернативную энергию для освещения труднодоступной местности.

Как рассказал N Тимофей Лупейко, благодаря созданному в университете высокочувствительному материалу появилась возможность многократно увеличить степень превращения механической энергии в электричество. Он способен улавливать и трансформировать в электричество малейшую вибрацию.

Г-н Лупейко отказался рассказывать в подробностях о материале, но уточнил, что он наноструктурированный и композиционный. Если сегодня университетский образец устройства превращения вибрации в электроэнергию позволяет получить за одну генерацию долю милливатта, то уже следующий образец — пьезошагогенератор — сможет улучшить результат до десятой ватта от единичного срабатывания.

— Вибрация так же всеобща, как температура. Частички вируса, например, находятся в тепловом движении, его интенсивность и есть их температура. Движение, аналогичное тепловому, на макроуровне — виб­рация, вибрирует все: транспорт, здания, станки. Человеческий шаг — 1 цикл вибрации. В Израиле уже пробовали встраивать под дорожное полотно пьезоэлементы. Они говорят, что от движения транспорта можно получить до 20% всей потребляемой энергии в городе. Но пока это пробные эксперименты, есть проблемы с ограниченным сроком службы их преобразователей, да и стоимость такой энергии пока в 5–7 раз выше стоимости энергии, получаемой от ТЭЦ, — говорит г-н Лупейко.

Разработкой ЮФУ заинтересовались как зарубежные, так и российские производственные компании, но из-за малых мощностей пьезогенераторов, созданных к настоящему времени, они пока не готовы к сотрудничеству.