Меню

Электричество из растений и деревьев

Технология Plant-e — электричество из растений

В течение нескольких последних лет многие компании, занимающиеся разработкой зеленых источников электроэнергии, ведут кропотливые исследования, направленные на поиски альтернативных методов ее получения. Так, голландская компания Plant-e добилась успеха в использовании для этой цели побочных продуктов фотосинтеза некоторых водолюбивых растений.

Принцип получения электроэнергии в чем-то схож с известным школьным экспериментом, когда вставленные в картофелину или в лимон электроды позволяют извлечь немного электричества, однако описываемая здесь технология имеет более сложное устройство.

Презентация новой технологии компании Plant-e прошла осенним вечером 2014 года в одном из парков Гамбурга. Проект носил название «Звездное небо» (Starry Sky), и суть его заключалась в том, что 300 обычных светодиодных светильников будут получать электричество от живых растений. Это и было продемонстрировано всем желающим наблюдателям, присутствующим в тот день на презентации.

Наряду с проектом «Звездное небо», компания Plant-e реализует системы питания точек доступа Wi-Fi, зарядные устройства для мобильных гаджетов, источники питания для подсветки транспортной инфраструктуры, дорожных знаков, и т.п., а также электрические модули для установки на крыши домов. Все это работает с применением энергии, получаемой от живых растений, причем без причинения этим растениям даже минимального вреда.

Учредители Plant-e уверены в революционности технологии, поскольку метод совершенно экологически безопасен, а главное – есть возможность использовать обширные площади болот и рисовых полей для производства электроэнергии в промышленных масштабах там, где имеет место ее дефицит, и речь здесь идет о целых странах.

В основе технологии – своеобразный аккумулятор, представляющий собой квадратный пластиковый контейнер со стороной 50 см. Контейнер разделен на две части ионоселективной мембраной, через которую происходит движение ионов водорода к катоду.

В одной части контейнера расположена аэробная катодная камера, а в другой части – анаэробная анодная камера. К аноду устремляются свободные электроны, которые по внешней цепи передаются на катод. В результате соединения водорода с кислородом в катодной камере образуется вода, и генерируется электрический ток.

Это становится возможным, поскольку при фотосинтезе солнечная энергия преобразуется через листья в органические вещества, которые затем выводятся растением через корни в окружающую их влажную почву.

Часть органических веществ расходуется самим растением для обеспечения его жизнедеятельности, а оставшаяся в воде почвы их часть перерабатывается микроорганизмами, в результате чего образуется много свободных электронов, вот они то и используются для производства электричества. Проще говоря, электроды, погруженные в эту влажную почву, захватывают электроны, и производят электрический ток.

По словам исполнительного директора компании Маржолейн Элдер, один квадратный метр площади сада, оборудованный таким образом, сможет произвести 28 кВт-ч электрической энергии в год, и это вполне пригодно для площадей, скажем в 100 квадратных метров и более, будь то садовый участок, или оборудованные аналогичным образом теплицы.

Следующим же шагом на данной стадии, станет использование компанией болот. По замыслу разработчиков, в топь, болото, рисовое поле, или дельту реки будут горизонтально погружены трубы, в которых будет происходить процесс аналогичный процессу в квадратных ячейках. Трубчатый прототип уже создан, и в течение ближайших трех-пяти лет будет выведен на рынок.

Источник

Электричество, вырабатываемое растениями

Многие из людей, кому довелось читать журналы «юный техник» прошлого века, помнят об опытах получения электричества из растений .

Автор: Георгий Афанасьев

Суть очень простая выбирают растения, у которого сок высокой природной кислотностью. Втыкают два электрода в тело растения из разных металлов и получают ток . Подходит лимон, ревень и даже картофель. Этот ток возникает между двумя металлами, помещенными в электролит . Берут медь и железо втыкают в картофелину или даже в несколько картофелин, соединив их в единую батарею, плюс которой будет на медном контакте, минус на железном .

Какой ток создается растительным электричеством? Что можно запитать от такой живой батарейки? По информационным сообщениям различных опытов — 220 килограмм картошки и система медных и железных электродов позволили работать магнитофону .

Можно использовать и другие растения и к некоторым подключать электронные устройства.

Голландский дизайнер Марика Стапс собрала биочасы. Погибнут растения — остановится время

Одним из таких растений является ревень. Вообще понятно, что чем больше растений, чем сочнее его ткани и выше кислотность – тем больший результат можно получить. Ревень очень хорошо подходит для этих целей. Это растение имеет сочные стебли и высокий уровень кислотности сока .

Можно ли использовать растительное электричество в усадьбе? Что кроме игрушек можно создать на основе этого эффекта?

Основная причина неиспользования живого электричества – в имеет основную причину – нестабильность поставки и сезонный характер — по понятным причинам зимой не получится получить электрический ток .

Читайте также:  Природные зоны субарктического пояса растения

Интересный вопрос — может быть селекцией или генетическим проектированием можно вывести деревья-батарейки? Можно ожидать, что когда будут созданы миниатюрные электронные устройства их можно будет неограниченное время запитывать от ветки растения .

Источник

Электричество… из травы

Последние десятилетия ученые всего мира пытаются придумать более дешевые способы производства электричества из возобновляемых источников, которые бы со временем смогли заменить традиционные.

Накосил и зарядил

Сегодня уже существуют биофотоэлектрические системы, использующие естественный процесс фотосинтеза. Однако из-за своей дороговизны эти технологии не выпускаются в массовом масштабе. Ученые технологического университета Массачусетса во главе с Андреасом Мершином при участии специалистов швейцарской компании Ecole Polytechnique Federale разработали систему под названием Biosolar, основанную на соединении неживых и живых материалов (например, скошенной травы или других сельскохозяйственных отходов).

Исследователи придумали инновационную технологию «улавливания» PS-I молекул, ответственных за фотосинтез (фотосистема-I). С помощью изолированных молекул и небольших трубок из оксида цинка образована система нано-проводов. Действие света возбуждает PS-I-частицы, которые начинают вырабатывать электроны, а те, в свою очередь, вызывают в полупроводнике «скачки» и производят электрический ток.

Система миниатюрных проводов может быть нанесена на недорогую гибкую подложку. В отличие от обычных фотоэлектрических систем, новая технология использует не токсичные химические компоненты, а возобновляемые биологические материалы, а также требует меньше времени, воды и земли для производства биотоплива.

Разработчики утверждают, что данное открытие стало настоящим научным прорывом в области возобновляемой энергетики, однако нуждается в доработке. Пока что полученной энергии хватает для того, чтобы зарядить лампочку или мобильный телефон. Ученые полагают, что уже в скором времени эффективность удастся повысить, а пока что важно проверить новую систему на устойчивость и прочность.

Новое поколение солнечных батарей, по словам разработчиков, в будущем станет ведущим методом производства «зеленой» энергии, поскольку они основаны на более дешевом, эффективном и в то же время чистом механизме. Данный способ получения электричества особенно пригодится жителям сельской местности и развивающихся стран, которые испытывают проблемы с электроснабжением.

Посадил и осветил

Пока ученые совершенствуют биофотоэлектрические системы, чтобы получить достаточно электроэнергии для обеспечения всего дома, исследователи Кембриджского университета совместно с дизайнерами студии Object & Line придумали полезный девайс под названием Moss. Стол, использующий растения (мох и водоросли) для получения электроэнергии, был представлен на Лондонском фестивале дизайна в 2011 году.

Специалисты утверждают, что подобными солнечными батареями, использующими биологическую энергию фотосинтеза растений, можно оборудовать различную бытовую технику.

Источник

Получение электроэнергии от деревьев

Компания MagCap Engineering, которая находится в Массачусетсе сотрудничает с ученым — Гордоном Уодлом (Gordon W. Wadle). Плодом их работы стала теория о выработке электроэнергии благодаря живым деревьям. Они надеются на то, что через несколько лет, нам, чтобы подогреть себе еду, придется просто протянуть свой провод к ближайшему дереву. Инженеры из Америки считают, что в ближайшем будущем деревья будут все время вырабатывать для нас малое количество электричества. Все это будет накапливаться в специальных аккумуляторах, а позже использоваться по мере надобности.

Основой изобретения Уодла (он был основателем проекта) является обычный металлический прут, который он воткнул в дерево и погрузил на определенную глубину в грунт. Схема, которая фильтрует ток и повышает напряжение, которое в процессе выходит, вполне достаточно, чтобы зарядить батарею. Сейчас демонстрационный вариант такого изобретения может питать маленький светодиод. Лагадинос думает, что любой человек может провести такой опыт у себя дома: «Воткните алюминиевый стержень через кору в ствол живого дерева; сделайте медную трубку и погрузите её на 17 сантиметров в грунт. Возьмите вольтметр и убедитесь, что между стержнем в стволе и зарытой трубкой есть потенциал — 0,8 — 1,2 вольта постоянного тока».

«Думайте об окружающей среде как о батарее», заявляет Лагадинос. Представьте, что дерево — это положительно заряженные частицы, а пруток в грунте — это отрицательно заряженные частицы. Были проведены опыты, но они не подтвердили версию о детекторе волн. Ведь не было заметно, чтобы расходовался материал электродов, да и зависимости напряжения от высоты дерева тоже не наблюдалось. И, что самое интересное, на это влияет не фотосинтез. Ведь зимой, когда у деревьев нет листвы, электроэнергии вырабатывает даже больше. По крайней мере, так утверждают создатели проекта.

Но также они говорят о том. Что деревьям не приносится ущерб. Конечно, в это слабо верится. Представляете, что вскоре все деревья города будут обмотаны проводами. Они будут приносить электроэнергию к нам в квартиры или освещать улицы, вывески на дорогах и магазинах. Все это, скорее всего, нанесет вред деревьям.

Но это не все, что придумал Лагадинос. Он изобрел способ, благодаря которому, этот естественный источник энергии можно переделать в полезный и выгодный постоянный ток. MagCap сделала опыт и электроизмерения, в котором испытала эти схемы. Она в одной цепи соединила 3 конденсатора параллельно. Позже, когда эта схема заражается от дерева примерно до 0,7 вольт, то цепь переходит на последовательное соединение. Так она увеличивает напряжение до 2,1 вольта. От такого напряжения очень хорошо работает светодиод. Еще один способ работы включает в себя фильтр-стабилизатор напряжения. Он помогает заряжать даже маленькую никель-кадмиевую батарейку.

Читайте также:  Растения из америки которые привез колумб

Уодл утверждает: «В то время как проект находится в младенчестве, он имеет потенциал, чтобы обеспечить неограниченную поставку экологически чистой энергии, не полагаясь на ископаемое топливо». Уодл открыто, без капли стеснения, заявляет, что это изобретение по значимости не уступает такому важному событию, как открытие электричества. Он говорит, что постоянные источники электричества находятся вокруг нас. И что этим нужно воспользоваться.

Сейчас в планах ученых, которые приняли участие в этом проекте, запатентовать изобретение и найти спонсоров. Ведь это новшество должно широко использоваться в городах. Оно разработано для массового потребления, а не для отдельных лиц. Поэтому сейчас нужны люди, которые согласятся вложить в этот проект свои деньги.

Ученые говорят, что скоро, в течение года, они усовершенствуют свое изобретение. И позже, деревья будут вырабатывать напряжение до 12 вольт при силе тока 1 ампер. Иными словами, мы будем получать с одного дерева по 12 ватт. Это не так уж и мало, ведь это электричество еще и накапливается в специальных батарейках.

Прочая и полезная информация

Источник

Электричество из живых растений: зеленые электростанции

Компания под названием Plant-e из Нидерландов трансформирует энергию живых зеленых растений в электрическую, которая будет использоваться в практике. Например, уже сейчас этой энергии может хватить, чтобы обеспечить работу светодиодных осветительных приборов, точек Wi-Fi и зарядки батарей мобильных электронных устройств.

Ученые не перестают заниматься самыми смелыми экспериментами в области биоэнергетики. Получение электрической энергии из живых растений – перспективное направление в этой сфере, которое позволит хотя бы отчасти решить проблему энергообеспечения отдельных регионов планеты с низким уровнем экономического развития. Компания Plant-e из Нидерландов трансформирует энергию растений в электрическую энергию, которую можно использовать в различных целях.

Зеленые электостанции

Электричество можно получать из растений

На сегодняшний день очень актуальна тема новых, дополнительных источников электрической энергии.

Один из альтернативных методов в этой области открыли сотрудники компании Plant-e, которые досконально изучили определенные процессы, имеющие место в биосфере. Для получения электроэнергии голландцы использовали один из побочных продуктов реакции фотосинтеза (это учат на уроках биологии в школе).

Электричество, получаемое из живых растений

Исследователи высаживают растения особого вида в специально подготовленные для этого контейнеры, изготовленные из пластика, площадью до 1/4 метра кв. Растения активно растут и в результате фотосинтеза вырабатывают определенные сахаристые соединения. Объем сахара, который вырабатывают растения, значительно превосходит необходимость в нем этих растений и излишки сахара «сбрасываются» посредством корневой системы обратно в грунт. Сахар, полученный в растениях и попавший в грунт, начинает вступать в реакцию с кислородом в атмосфере и в ходе этой реакции выделяются свободные электроны. Электроды при погружении в грунт собирают свободные электроны, трансформируя их в электрический ток, а объем электричества, которое вырабатывается в данном процессе, вполне достаточен для обеспечения энергией светодиодных осветительных приборов, точек Wi-Fi и даже зарядки батарей мобильных электронных устройств.

Основатели компании Plant-e уверены, что разработанная ими биотехнология выработки электроэнергии найдет применение в слабо развитых и удаленных регионах планеты, там, где естественные условия подходят для роста растений и где, по ряду причин, нет возможности подключать к эксплуатации другие технологии получения энергии.

Прямая трансформация световой энергии в электрическую заложена в принципе работы генераторов, содержащих хлорофилл. Хлорофилл под действием солнечного света может отдавать и присоединять электроны. М. Кальвин еще в далеком 1972 году предложил концепцию создания фотоэлемента, в котором источником электротока был бы хлорофилл, способный при условии освещения отнимать электроны от заданных веществ и передавать их каким-то другим. Кальвин взял в качестве проводника, вступающего в контакт с хлорофиллом, соединение оксид цинка. При освещении этой системы в ней возникал электрический ток плотностью 0,1 микроампера на один квадратный см. Данный фотоэлемент работал непродолжительное время, так как хлорофилл быстро утрачивал свойство отдавать электроны. Чтоб продлить время действия фотоэлемента использовался еще один источник электронов — гидрохинон. В такой системе зеленый пигмент отдавал уже не только свои, но и электроны гидрохинона. Простые математические расчеты гласят, что подобный фотоэлемент площадью 10 квадратных м имеет потенциальную мощность до одного киловатта.

История развития

Профессор Фудзио Такахаси из Японии для выработки электроэнергии брал хлорофилл, полученный из зеленых листьев шпината. Транзисторный приемник, к которому присоединили солнечную батарейку, благополучно работал. Помимо этого, на Японских островах осуществляются исследования по трансформации солнечной энергии в электрическую при помощи цианобактерий, выращенных в специальной питательной среде. Цианобактерии наносятся тонким слоем на прозрачный электрод из оксида цинка и с противоэлектродом погружают в так называемый буферный раствор. И когда на бактерии попадет свет, в цепи рождается электрический ток. В 1973 году американские ученые У. Стокениус и Д. Остерхельт сделали описание своеобразного белка мембран фиолетовых бактерий из соленых озер Калифорнийской пустыни. Белок этот назвали бактериородопсином. Интересно, что бактериородопсин возникает в мембранах галобактерий при нехватке кислорода. А дефицит кислорода в водоемах наблюдается при активном развитии галобактерий. Посредством бактериородопсина бактерии усваивают солнечную энергию, возмещая имеющийся в результате прекращения дыхания недостаток энергии.

Читайте также:  Заполните таблицу листопадные и вечнозеленые растения примеры

Что такое бактериородопсин

Бактериородопсин выделяют из солелюбивых галобактерий, отправив их в воду (эти бактерии замечательно себя чувствуют в растворе кухонной соли). Галобактерии переполняются водой и лопаются, естественно, их содержимое перемешивается с водной средой. Но мембраны, содержащие бактериородопсин, не поддаются разрушению, так как имеют стойкую “упаковку” своих пигментарных молекул. Эти молекулы образуют белковые кристаллы — фиолетовые бляшки. В них молекулы бактериородопсина сгруппированы в триады, а триады — в правильные шестиугольники. Бляшки по размеру крупнее остальных компонентов галобактерий, и поэтому их можно выделить методом центрифугирования. В результате промывки центрифугата остается фиолетовая масса пастообразной консистенции. На 75% она состоит из бактериородопсина и на 25% — из фосфолипидов, которые заполняют пространства между белковыми молекулами.

Фосфолипидами называются молекулы жиров в соединении с остатками фосфорной кислоты. Еще каких-то веществ в центрифугате нет, поэтому создаются удобные условия для экспериментов с бактериородопсином. Данное сложное соединение необычайно устойчиво к воздействию среды. Оно не теряет своей активности при нагреве до 100 °С и спокойно хранится в холодильнике на протяжении лет. Бактериородопсин имеет устойчивость к кислотам и окислителям. Причина этой устойчивости кроется в том, что галобактерии обитают в необыкновенно суровой среде — в насыщенных солевых растворах, например, в водах озер в природной зоне пустынь. В подобной сильно соленой и перегретой среде организмы, с тонкими мембранами не выживают. Этот факт необычайно интересен как возможности бактериородопсина как трансформатора световой энергии в электрическую. Когда мы выпавший в осадок под влиянием ионов кальция бактериородопсин освещаем, то прибор вольтметр продемонстрирует присутствие электрического потенциала на поверхности мембран. Если убрать свет, потенциал пропадает. В итоге было доказано, что бактериородопсин способен выступать в качестве генератора электрического тока.

Белковые генераторы

В лаборатории специалиста в сфере биоэнергетики В. П. Скулачева досконально изучался процесс встраивания бактериородопсина в мембрану и условия работы его как светозависимого генератора электрического тока. Со временем в данной лаборатории были изготовлены электрические элементы с использованием белковых генераторов электрического тока. В таких элементах имелись мембранные фильтры, пропитанные фосфолипидами с бактериородопсином и хлорофиллом. Специалисты утверждают, что подобные фильтры с белками-генераторами, если их соединить последовательно, могут выступать в качестве электробатареи.

В университете Калифорнии создали идентичную батарею, которая входе одноразового использования в продолжение 1,5 часов давала светиться электрической лампе. Выводы биоэнергентиков позволяют надеяться, что фотоэлементы на базе бактериородопсина и хлорофилла смогут применяться как генераторы электроэнергии.

Описанные выше опыты — начальный этап в разработке новых типов фотоэлектрических и топливных элементов, трансформирующих световую энергию с высокой результативностью. Видимо, недалек тот день, когда жители Земли станут извлекать «электричество из растений».

Исчерпаемые источники энергии рано или поздно подойдут к концу. На планете иссякнут запасы нефти, газа, угля. И выработка электрической энергии на гидроэлектростанциях, тепловых (работающих на угле), атомных электростанциях станет вчерашним днем. Все эти технологии, активно работающие в ХХ веке, нанесли и продолжают наносить колоссальный вред окружающей среде. А человечество нуждается в электрической энергии как никогда. Представьте, что на ваших гаджетах сели батареи, а монитор домашнего или рабочего компьютера не светится привычным светом. Без электрической энергии жизнь цивилизации будет парализована. Возможно, такие «зеленые» электростанции и подобные им разработки станут панацеей в будущем и спасут людей от энергетического кризиса? Ведь уже сегодня значительную долю электроэнергии получают на альтернативных — ветровых, приливных, волновых станциях. Подобные экологичные пути выработки электроэнергии не наносят вред окружающей среде и со временем помогут отказаться от опасных для человека и природы производств.опубликовано econet.ru.

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! © econet

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Источник