Ученые НовГУ предложили материал для создания компактных экогенераторов

Ученые Новгородского университета разработали материал для перспективных источников энергии. Новая разработка позволит создавать малогабаритные и экологически чистые генераторы, не зависящие от солнца и большой площади, об этом сообщили в Минобрнауки РФ.

«Такой генератор может быть использован, например, в ветроэнергетических установках, гидрогенераторах, турбогенераторах и электрооборудовании, предназначенных для преобразования механической энергии в электрическую», — рассказал профессор кафедры проектирования и технологий радиоаппаратуры НовГУ Роман Петров.

В основе разработки лежит использование магнитоэлектрических элементов. Эти элементы функционируют за счет магнитоэлектрического эффекта, который позволяет преобразовывать механическую энергию в магнитную, а затем в электрическую. Конструктивно элементы выполнены в виде пластин, действующих подобно камертону в состоянии резонанса. Энергия вибраций интенсивно выделяется в них, после чего преобразуется к нужному уровню и накапливается.

Ученые изучали характеристики элементов для создания особого типа генераторов — магнитоэлектрического синхронного. Идея такого генератора была разработана новгородскими исследователями еще в 2015 году. Ключевыми преимуществами новой технологии являются малогабаритность, энергоэффективность и экологическая чистота. Получаемая мощность уже сейчас позволяет применять такие системы в автономных устройствах.

Предлагаемое решение обладает рядом существенных преимуществ перед существующими аналогами. В отличие от солнечных панелей, оно имеет более компактный размер и не требует для своей работы солнца и большой площади поверхности. По сравнению с тяжелыми и материалоемкими электромагнитными генераторами, МЭ-элементы значительно легче. Они также не используют в своем составе дорогостоящую медь для обмоток, что снижает себестоимость.

Для исследований были отобраны два типа элементов с разными размерами. Они состоят из склеенных между собой пластины пьезоэлектрика и тонкой гибкой магнитострикционной пластины. Для точного измерения их характеристик был специально разработан уникальный измерительный стенд. С его помощью ученые изучили работу элементов в нерезонансном и резонансном режимах в широком диапазоне частот.

Результаты экспериментов подтвердили высокий потенциал элементов для применения в энергогенераторах. Совместная работа элементов в резонансном режиме значительно увеличивает выходную мощность на несколько порядков. Так, мощность одного элемента на резонансной частоте около 51 кГц составила около одного милливатта. Эта мощность в десятки милливатт уже позволяет питать маломощные энергонезависимые устройства. Полученные результаты будут использованы для создания прототипов новых генераторных систем. Обзор разработки удалось выполнить при грантовой поддержке Минобрнауки России в рамках проводимого в стране Десятилетия науки и технологий.