В газете «Ростов официальный» (№ 3 (894) от 18.01.2012) опубликован репортаж Ольги Смысленко, посвященный  исследованиям, проводимым на кафедре неорганической химии.

Четыре золотые медалине предел для такого человека, как Тимофей Григорьевич ЛУПЕЙКО, профессора, доктора химических наук, заведующего кафедрой общей и неорганической химии химфака ЮФУ. Нет сомнений: будут ещё и не такие награды. А как не быть? Ведь на выставке V Донского нефтегазового конгресса Тимофей Григорьевич и его научные сотрудники продемонстрировали нечто такое, чего никто раньше не видел. Миниатюрный макетный образец позволял зажигать светодиод. Интрига состояла в том, чтобы догадаться, на какой энергии он работает? Откуда свет? Как выяснилось, свет рождается благодаря удивительному источнику — вибрации!

Вибрация и свет

Тимофей Григорьевич перечисляет существующие источники энергии: нефть, ветер, вода, солнечная энергия, атомная… Не так уж их и много. Неслучайно государства во всём мире заинтересованы и активно содействуют работам, связанным с поиском новых решений в производстве энергии из альтернативных источников — тем более источников, использующих экологически безопасные технологии. И вот такой появился. И где его создали? В Ростове!

— Вибрация — штука тонкая. Она, как температура, везде распространена, но эксплуатировать её всерьёз долгое время никто не пытался, потому что это энергия рассеянная. Наша кафедра ведёт исследования, связанные с преобразованием механической энергии в электричество, больше шестидесяти лет, и за эти годы накопила опыт нескольких поколений научных сотрудников, — говорит профессор Лупейко. И поясняет:

— Мы давно работаем в области электроакустики, где необходимо преобразовывать в электрический сигнал даже очень «нежные» колебания давления, которые возникают от речевого сигнала. Правда, электричества от такого слабого источника не так уж много, но современная микроэлектроника настолько продвинута, что может этот сигнал «подхватить», усилить, и в результате мы получаем хорошо работающий микрофон. Но мы постепенно продвигались дальше — нам удалось найти решение (практически сделать прорыв в науке!), ставшее основой нового, альтернативного источника энергии — пьезогенерации. Он позволяет получать уже вполне «весомую» электроэнергию от механических воздействий. Такая возможность стала реальной благодаря применению нового поколения высокоэффективных наноструктурированных пьезоматериалов…

st-2

От поездов до мостов

Представим завод. Какими бы современными и бесшумными ни были станки, а всё же при работе они создают вибрацию. Если поставить на такой станок устройство с вибропреобразователем, то только за его счёт можно организовать подсветку станка. Она будет работать, «заряжаясь» от вибрации станка… А возможно, энергии хватит не только на освещение.

— Пьезоэффект открыли ещё братья Кюри в позапрошлом веке. Сейчас очевидно, что у пьезоматериала есть целый ряд уникальных свойств, в числе которых способность преобразовывать механические воздействия в электрические сигналы. В основном это малая энергия. Мы же нашли решение, как сделать процесс генерации в десять тысяч раз эффективнее. Благодаря этому вибрация стала реальным источником, который можно трансформировать и преобразовывать в ощутимое электричество. Понятно, что это — не панацея на все случаи, но свою нишу он займёт, — уверен Тимофей Григорьевич.

Возьмём железную дорогу и её светофоры, от которых зависит не только работа, но и безопасность движения поездов. Для того чтобы светофор работал, он получает питание от электросети. Но этот способ неидеален. На случай сбоя электролинии существуют аккумуляторы, но и они не всегда бывают надёжны. Новый пьезогенератор, который способен преобразовывать в электричество вибрацию от рельсов, по мнению учёных, мог бы стать независимым источником энергии для светофора. При этом генератор не надо укладывать прямо на рельсы: можно положить рядом, — получаемой от движения поездов вибрации ему будет достаточно.

К тому же энергию от вибрации можно накапливать. Судите сами, насколько это перспективно: вибрация рельсов — источник энергии практически круглосуточный и к тому же бросовый. Поезда идут себе и идут. А энергия накапливается. Тот же принцип можно использовать и на мостах, трассах, по которым движется автотранспорт, в других местах.

st-3

Метро и мэтр

На выставке в Москве полтора года назад нашим пьезогенератором заинтересовался бывший (тогда ещё действующий) мэр Москвы Юрий Лужков. Захотел применить это изобретение в метро. Пассажиропоток там большой, механических воздействий от пешеходов сколько угодно — только успевай использовать полученную электроэнергию, ну, хотя бы для того же освещения станций. Жаль, не успели попробовать…

А время не ждёт. Не зря говорится, что нет пророка в своём Отечестве! Израильские учёные (среди которых, кстати, есть и бывшие ростовчане) сейчас тоже работают в направлении практической пьезогенерации, хотя используют для этой цели хорошо известную традиционную методику. Пока о «зелёной» энергии, полученной пьезогенерацией, мало кто знает, они в Израиле пропагандируют её следующим прагматичным способом: «кирпичи» из пьезокерамики закладывают… под асфальт дороги. Когда по такой дороге проезжают автомобили, пьезокерамика генерирует электроэнергию, которая накапливается в аккумуляторах.

Результаты этого проекта демонстрируются на одной из израильских дорог, ведущей из города Хайфы. Разработчики утверждают, что полученной энергии хватает не только на освещение дороги. Одна из гостиниц, расположенная неподалёку, полностью обслуживается этой энергией. Сюда входит даже работа пищеблока — электроэнергии хватает на всё. Израильские учёные утверждают, что 20% необходимой городу электроэнергии можно было бы получить за счёт пьезогенерации от городского транспортного потока. А это, как сами понимаете, уже очень серьёзно.

Однако по поводу этого проекта есть вопросы. К тому же пока полученная таким путём электроэнергия оказывается дороже той, что добывается из других источников. Но, учитывая, что энергия эта «зелёная», экологичная, проект дотируется государством. К тому же учёные ведь только в начале пути. Кто знает, к чему они придут лет через 20?

Ростовские учёные сейчас рассматривают вариант использования для получения электроэнергии вибрации от протяжённых труб газотранспортных систем. Ведь перекачка газа вызывает вибрацию газовой трубы, которую можно попробовать использовать для этой цели. Для обслуживания газотранспортных систем необходимы датчики, которые работают от электросети. А что если труба проходит в пустынной местности, где с электролиниями проблемы? Вот здесь может оказаться очень удобным независимый источник электроэнергии, получаемой от вибрации самой трубы. Она будет постоянно генерироваться для питания этих датчиков.

Вот бы шагогенератор!

Хорошо, если бы нашёлся в нашем городе инвестор, который помог бы построить в Ростове показательный пьезоэлектрический шагогенератор. Вы наступаете на небольшую площадку, под которой находятся вибропреобразователи. Под давлением вашего веса они срабатывают, выдают энергию — загорается освещение. И никаких электропроводов и внешних источников энергии. Всё работает только на механическом воздействии от шагов прохожих! Такой шагогенератор мог бы стать не только полезной, но и уникальной достопримечательностью Ростова, и наглядным пособием для тех, кто не знаком с «зелёной» энергией.

На снимках: профессор Тимофей Лупейко готов сделать шаг в будущее; доцент Борис Медведев (справа) и студент Анатолий Клёнушкин — энтузиасты продвижения «зелёной» энергии; действующий макетный образец «Свет от вибрации» награждён золотой медалью на Х Московском международном салоне инноваций и инвестиций (октябрь 2010 г.).

Фото Василия Редько