3 способа получить электричество из земли для дома своими руками

Электричество в кармане или как получить энергию из воды и воздуха

Сила водяного потока для выработки электроэнергии верой и правдой служит человечеству вот уже более 100 лет. Но что первое может придти на ум пользователям FORUMHOUSE когда речь заходит о гидроэнергетике? Обычно, воображение рисует циклопическое сооружение в виде гидроэлектростанции перегородившей реку.

А теперь представьте себе небольшую водяную турбину, изготовленную из современных композитных материалов, которую силами двух человек можно установить в водяной поток и мощности которой хватит на то чтобы запитать холодильник, телевизор и ноутбук. Звучит как фантастика, не правда ли? Но японские инженеры из компании Ibasei так не считают, анонсировав в прошлом году свою самую последнюю разработку — миниатюрную гидротурбину под названием Cappa.

Турбина не требует проведения земляных работ и может быть установлена в водяной поток на специальных креплениях. А при скорости потока в 2,0 м/сек, эта система может вырабатывать 250 Вт мощности.

По заявлениям представителей компании — в основе турбины используется диффузор особой формы, благодаря чему даже небольшой поток воды ускоряется, и вращает лопасти турбины, вырабатывая электрический ток.

Выработанная энергия преобразуется в электричество с помощью генератора. Затем, с помощью контроллера, постоянный ток преобразовывается в переменный, частотой в 50/60 Гц, который может быть использован в домашних условиях.

В этом разделе нашего форума вы сможете узнать все особенности использования инверторов.

Как надеются инженеры компании, при цене около 10000$ эта турбина станет незаменимой помощницей для частных домов. При необходимости, можно установить несколько таких турбин последовательно друг за другом, что существенно увеличит выработку электрического тока. Главное только, чтобы рядом с вашим домом протекала река.

Способ с нулевым проводом

Напряжение в жилой дом подается с использованием двух проводников: один из них фаза, второй – нуль. Если дом оборудован качественным заземляющим контуром, в период интенсивного потребления электроэнергии часть тока уходит через заземление в грунт. Подключив к нулевому проводу и заземлению лампочку на 12 В, вы заставите ее светиться, поскольку между контактами нуля и «земли» напряжение может достигать 15 В. И этот ток электросчетчиком не фиксируется.

Добыча электричества с помощью нулевого провода

Схема, собранная по принципу ноль – потребитель энергии – земля, вполне рабочая. При желании для выравнивания колебаний напряжения можно использовать трансформатор. Недостатком является нестабильность появления электричества между нулем и заземлением – для этого требуется, чтобы дом потреблял много электроэнергии.

Несмотря на то, что такая система задействует для работы землю, ее нельзя отнести к источнику земной электроэнергии. Как добыть энергию, используя электромагнитный потенциал планеты, остается открытым.

Какой источник автономного электроснабжения выбрать

Получить электроэнергию можно даже от печки. Однако, если учесть фактор затрат времени и сил, то всерьез можно рассматривать только те источники, которые могут работать сами по себе. По этой причине самыми популярными являются следующие способы обеспечения дома электричеством.

1. Генератор на жидком топливе

Например газовые генераторы доступны в самых разных вариантах, но использовать их в качестве постоянного источника электроэнергии в жилом доме не целесообразно. Причина заключается в:

дороговизне горючего;
шумности работы генератора;
наличие выхлопных газов;
необходимости выделения для генератора отдельного помещения или навеса.

Цены генераторов на жидком топливе начинаются от 30 тысяч рублей. Однако дешевизна полученной электроэнергии иллюзорная, поскольку должна быть умножена на стоимость топлива.

На фото газовый генератор HONDA HG 5500 (SE) мощностью 4.0кВт, цена 121 тысяч рублей

2. Солнечная электростанция

Солнечная электростанция не требует внимания и топлива. Единственное, что им нужно – это интенсивный свет, а поскольку это топливо природа поставляет не регулярно, то и мощные аккумуляторы. При наличии последних в условиях климата с большим количеством солнечных дней обеспечить дом электричеством вполне возможно.

Цены на комплект солнечной электростанции начинаются от 130 тысяч рублей. Окупаемость высокая, поскольку некоторые модели могут без проблем работать тридцать лет.

На фото «Солнечная дача» мощностью 1,6 кВт/400Ач/1000 Вт, цена 160 тысяч рублей за комплект

3. Ветрогенератор

Ветрогенераторы не менее популярны, чем солнечные батареи. Однако они еще более зависимы от капризов погоды, поэтому полагаться только на этот источник энергии можно не везде.

Самые простые ветрогенераторы стоят от 30 тысяч рублей. Их можно использовать для локальной выработки электроэнергии, но решить проблему полного энергоснабжения дома они не смогут. Более мощные ветряные генераторы для полноценного обеспечения жилища электричеством (от 3 кВт) обойдутся в 150 тысяч и выше.

Полноценный ветрогенератор мощностью 10 кВт стоит не менее 500 тысяч рублей. При среднем домашнем потреблении 250 кВт в месяц и цене 4 руб/кВт, такой ветряк будет окупаться более 40 лет

4. Мини гидроэлектростанция

Для мини ГЭС необходим водоток с небольшим перепадом высот для обеспечения эффекта падающей воды. В месте такого перепада устанавливается небольшая турбина, и электричество будет поступать в ваш дом постоянно, а главное – бесплатно. Под миниГЭС можно использовать естественный ручей или речку, а можно прорыть небольшой канал, проходящий через ваш участок. Однако такая ГЭС будет работать только в тёплое время года, потом придётся перейти на другие источники.

Если собирать гидроэлектрастанцию на 3-5 кВт из подручных материалов, то стоимость устройства не превысит 20 тысяч рублей

5. Альтернативные источники малой мощности

Сюда можно отнести электричество из земли и атмосферное электричество. Рассчитывать на полноценное элетроснабжение в обоих случаях не приходится, но для «дачных» нужд такие источник вполне пригодны.

Природный генератор

Возникает закономерный вопрос: «Если такие установки будут располагаться по всей Земле, как это отразится на ее электрическом поле?»

Конечно, измерить мощность этого природного глобального устройства в настоящее время не представляется возможным. Но, учитывая то, что при таких постоянных природных явлениях, как штормы, ураганы, циклоны и так далее, расходуется много энергии, но от этого электрическое поле Земли не ослабевает, следовательно, можно предположить и то, что если будет использоваться электричество из земли повсеместно, к глобальным изменениям на планете это не приведет.

Энергия из пустоты

Наука не даёт вразумительного определения ни полю, ни энергии. Зато она ясно формулирует — энергия не берётся из ниоткуда и никуда не девается. Пытаясь добывать «энергию из ничего», мы можем только стараться «встраиваться» в процесс её естественного преобразования из одних видов в другие.

Энергия определяется полезной работой, а поле — пространственными характеристиками влияния его источника. И статический электрический заряд, и динамический магнитный эффект вокруг проводника с током, и тепло нагретого тела считаются полями.

Любое поле может выполнить полезную работу, следовательно, передать часть своей энергии. Именно это свойство побуждает искать источники дармовой энергии в различных полях. Считается, что такой энергии существует в разы больше, чем в освоенных человечеством традиционных источниках.

Например, мы умеем использовать энергию гравитации огромной Земли, но не умеем её извлекать из притяжения малюсенького камня. Она слишком незначительная, чтобы это имело смысл, но практически неисчерпаема. Если придумать некий способ её извлечения из камешка, мы получим новый источник энергии.

Примерно этим занимаются исследователи и разработчики всех видов и мастей в попытках извлечь «энергию из ничего». То поле, из которого различные изыскатели стремятся научиться добывать энергетический ресурс, они называют эфир.

Эфир и его свойства

Этот термин бытовал в ходу у науки ещё столетие назад. Используя понятие «эфир», открыты были все базовые законы физики и не только. Оперируя именно этим понятием, проводили свои исследования и разработки Никола Тесла и другие умы XIX и начала XX века.

Наука однажды от эфира отреклась. В результате многие явления, такие как поля, оказались без него необъяснимы, а он сам теперь не имеет чёткого определения. Это не помешало использовать понятие «эфир» в обосновании разработок получения «свободной энергии из ничего». Хотя ныне под этим зачастую подразумеваются совершенно разные явления.

Сегодня под выражением «получить эфирную энергию» понимают как добычу её из того же эфира, который имел в виду Н. Тесла, так и вообще все способы получения «дармовой энергии из ничего». Эфир при этом считается структурной частью пространства и носителем любой энергии.

Никола Тесла и его идеи

Большинство современных конструкторов стремятся получить электричество именно «из воздуха». Самым известным разработчиком таких способов был Никола Тесла. Его называют первооткрывателем чуть ли не всех ныне существующих «благ цивилизации». Интернет, радио, телевидение, мобильная связь — практически всё считается основанным на открытых им ещё в начале XX века принципах.

Многие его разработки считаются утраченными ещё со времени его смерти. Одни из них известны исключительно как принципы, другие — всего лишь в общих чертах. Тем не менее, многие нынешние конструкторы пытаются сегодня воспроизвести открытия и устройства Тесла, пользуясь уже современными научными и технологическими открытиями.

Большинство идей Тесла базируются на извлечении её из полей, формируемых взаимодействием Земли со своей ионосферой. Эта система рассматривается как большой конденсатор, в котором одна пластина — Земля, а другая — её ионосфера, облучаемая космическими лучами. Как и любой конденсатор, такая система постоянно накапливает заряд.

https://youtube.com/watch?v=I5Ys4XBeB28

От теории к точной науке

Проведенные исследования и опыты позволили изучению электричества перейти в категорию точной науки. Первым в череде научных достижений стало открытие закона Кулона.

Закон взаимодействия зарядов

Французский инженер и физик Шарль Огюстен де Кулон в 1785 году открыл закон, который отображал силу взаимодействия между статичными точечными зарядами. Кулон до этого изобрел крутильные весы. Появление закона состоялось благодаря опытам Кулона с этими весами. С их помощью он измерял силу взаимодействия заряженных металлических шариков.

Закон Кулона являлся первым фундаментальным законом, объясняющим электромагнитные явления, с которых началась наука об электромагнетизме. В честь Кулона в 1881 году была названа единица электрического заряда.

Изобретение батареи

В 1791 году итальянский врач, физиолог и физик Луиджи Гальвани написал «Трактат о силах электричества при мышечном движении». В нем он фиксировал наличие электрических импульсов в мышечных тканях животных. А также он обнаружил разность потенциалов при взаимодействии двух видов металла и электролита.

Открытие Луиджи Гальвани получило свое развитие в работе итальянского химика, физика и физиолога Алессандро Вольты. В 1800 году он изобретает «Вольтов столб» — источник непрерывного тока. Он представлял собой стопку серебряных и цинковых пластин, которые были разделены между собой смоченными в соленом растворе бумажными кусочками. «Вольтов столб» стал прототипом гальванических элементов, в которых химическая энергия преобразовывалась в электрическую.

В 1861 году в его честь было введено название «вольт» — единица измерения напряжения.

Гальвани и Вольта являются одними из основоположников учения об электрических явлениях. Изобретение батареи спровоцировало бурное развитие и последующий рост научных открытий. Конец XVIII века и начало XIX века можно характеризовать как время, когда изобрели электричество.

Появление понятия тока

В 1821 году французский математик, физик и естествоиспытатель Андре-Мари Ампер в собственном трактате установил связь магнитных и электрических явлений, которая отсутствует в статичности электричества. Тем самым он впервые ввел понятие «электрический ток».

Ампер сконструировал катушку с множественными витками из медных проводов, которую можно классифицировать как усилитель электромагнитного поля. Это изобретение послужило созданию в 30-х годах 19 века электромагнитного телеграфа.

Благодаря исследованиям Ампера стало возможным рождение электротехники. В 1881 в его честь единица силы тока была названа «ампером», а приборы, измеряющие силу — «амперметрами».

Закон электрической цепи

Физик из Германии Георг Симон Ом в 1826 году представил закон, который доказывал связь между сопротивлением, напряжением и силой тока в цепи. Благодаря Ому возникли новые термины:

падение напряжения в сети;
проводимость;
электродвижущая сила.

Его именем в 1960 году названа единица электросопротивления, а Ом, несомненно, входит в список тех, кто изобрел электричество.

Электромагнитная индукция

Английский химик и физик Майкл Фарадей совершил в 1831 году открытие электромагнитной индукции, которая лежит в основе массового производства электроэнергии. На основе этого явления он создает первый электродвигатель. В 1834 году Фарадей открывает законы электролиза, которые привели его к выводу, что носителем электрических сил можно считать атомы. Исследования электролиза сыграли существенную роль в возникновении электронной теории.

Фарадей является создателем учения об электромагнитном поле. Он сумел предсказать наличие электромагнитных волн.

Мифы и реальность

На просторах интернета есть большое количество видеороликов, где люди зажигают от земли лампы мощностью 150 Вт, запускают электродвигатели и так далее. Еще больше есть различных текстовых материалов, подробно рассказывающих о земляных батареях. К подобной информации не рекомендуется относиться слишком серьезно, ведь написать можно что угодно, а перед съемкой видеоролика провести соответствующую подготовку.

Просмотрев или прочитав эти материалы, вы действительно можете поверить в разные небылицы. Например, что электрическое или магнитное поле Земли содержит океан дармовой электроэнергии, получение которой довольно легко. Правда заключается в том, что запас энергии действительно огромен, но вот извлечь ее вовсе не просто. Иначе никто бы уже не пользовался двигателями внутреннего сгорания, не обогревался природным газом и так далее.

Если в соответствии с теорией провести некий виртуальный эксперимент, то можно убедиться, насколько непросто заполучить электричество из магнитного поля земли. Возьмем 2 металлических электрода, для чистоты эксперимента – в виде квадратных листов со сторонами 1 м. Один лист установим на поверхности земли перпендикулярно силовым линиям, а второй – поднимем на высоту 500 м и сориентируем его в пространстве таким же образом.

Теоретически между электродами возникнет разность потенциалов порядка 80 вольт. Тот же эффект будет наблюдаться, если второй лист расположить под землей, на дне самой глубокой шахты. А теперь представьте такую электростанцию – в километр высотой, с огромной площадью поверхности электродов. Кроме того, станция должна противостоять ударам молний, что обязательно будут бить именно по ней. Возможно, это реальность далекого будущего.

Тем не менее получить электричество от земли – вполне возможно, хотя и в мизерных количествах. Его может хватить на то, чтобы зажечь светодиодный фонарик, включить калькулятор или немного зарядить сотовый телефон. Рассмотрим способы, позволяющие это сделать.

Как разные страны мира выполняют планы по энергопереходу

Страны по всему миру поставили себе амбициозные задачи по переходу на возобновляемую энергию. Цели стали частью и Парижского соглашения — к 2030 году решения с нулевым выбросом углерода могут быть конкурентоспособными в секторах, на которые приходится более 70% глобальных выбросов. Сделать это планируется за счет энергетического перехода — процесса замены угольной экономики возобновляемой энергетикой. В 2020 году, несмотря на пандемию и экономическую рецессию, многие города, страны и компании продолжали объявлять или осуществлять планы по декарбонизации.

Как государству продвигать экологическую повестку

Ожидается, что в 2021 году Индия внесет самый большой вклад в развитие возобновляемой энергетики. Здесь планируют запустить ряд ветряных и солнечных проектов.

В Евросоюзе также прогнозируется скачок в приросте мощностей в 2021 году. Здесь даже в условиях пандемии не забывают о Green Deal — крупнейшей в истории ЕС коррекции экономического курса. Цель проекта — сформировать в ЕС углеродно-нейтральное пространство к 2030 году. Для этого планируется сократить на 40% объем выбросов парниковых газов от уровня 1990 года и увеличить долю энергии из возобновляемых источников до 32% в общей структуре энергопотребления. Как посчитала Еврокомиссия, достичь этих задач можно будет с помощью ежегодных инвестиций в размере €260 млрд. Доля ВИЭ в энергосистеме ЕС также постоянно растет. Так, около 40% электроэнергии в первом полугодии 2020 года в ЕС было произведено из возобновляемых источников.

Пока же в лидерах инвестиций в развитие возобновляемой энергетики — Китай, США, Япония и Великобритания. С тех пор, как BloombergNEF начал отслеживать эти данные, глобальные инвестиции в ветровую и солнечную энергетику, биотопливо, биомассу и отходы, малую гидроэлектроэнергетику увеличились почти на порядок. В годовом выражении вложения в чистую энергию выросли с $33 млрд до более чем $300 млрд за 20 лет.

Китай за десять лет стал главным производителем оборудования для возобновляемой энергетики. В первую очередь, речь идет о солнечных панелях. Семь из десяти крупнейших мировых производителей солнечных батарей — это китайские компании. В целом развитие технологий удешевило стоимость строительства новых объектов ВИЭ. Это приближает планы Китая стать углеродно нейтральным к 2060 году.

Ставка на солнце и уголь: два лица энергетики Китая

Серьезных шагов в сторону энергоперехода ожидают и от президента США Джо Байдена. Он не только вернул страну в Парижское соглашение, но и заявил о том, что намерен добиться чистых выбросов парниковых газов и перехода на 100% экологичной энергии к 2050 году.

Также к 2050 году планируют использовать только ВИЭ Япония, Южная Корея, Новая Зеландия и . Прошедший 2020 год уже стал самым экологичным для энергосистемы Великобритании со времен промышленной революции. Страна целых 67 дней смогла обходиться без угля. От традиционных источников энергии Британия планирует отказаться уже к 2025 году.

Активно развиваются ВИЭ в Испании — по прогнозам, сектор только солнечной энергетики в стране будет расти примерно вдвое быстрее, чем в Германии.

В 2020 году Шотландия получила 97% электроэнергии из возобновляемых источников. С помощью произведенной «зеленой» энергии получилось обеспечить электронужды более чем 7 млн домохозяйств. Шотландия планирует стать углеродной нейтральной уже к 2030 году.

Этот же год выбран временем полного отказа от традиционной энергетики для Австрии, а Саудовская Аравия запланировала к 2030 году получать 50% электроэнергии от ВИЭ.

Национальные цели по доле ВИЭ среди источников энергии

(Фото: REN21)

Полная версия отчета Renewables 2020 в формате PDF (см. стр. 57)

Способы получения переменного тока

Допустим у нас есть рамка из проводящего материала. Поместим её в магнитное поле. Согласно упомянутым выше формула, если рамку начать вращать, через неё потечет электрический ток. При равномерном вращении на концах этой рамки получится переменный синусоидальный ток.

Это связано с тем, что в зависимости от положения по оси вращения рамку пронизывает разное число силовых линий. Соответственно и величина ЭДС наводится не равномерно, а согласно положению рамки, как и знак этой величины. Что вы видите наг графике выше. При вращении рамки в магнитном поле от скорости вращения зависит как частота переменного тока, так и величина ЭДС на выводах рамки. Чтобы достичь определенной величины ЭДС при фиксированной частоте – делают больше витков. Таким образом получается не рамка, а катушка.

Получить переменный ток в промышленных масштабах можно таким же образом, как описано выше. На практике нашли широкое применение электростанции с генераторами переменного тока. При этом используются синхронные генераторы. Поскольку таким образом легче контролировать как частоту, так и величину ЭДС переменного тока, и они могут выдерживать кратковременные токовые перегрузки во много раз.

По числу фаз на электростанциях используются трёхфазные генераторы. Это компромиссное решение, связанное с экономической целесообразностью и техническим требованием создания вращающегося магнитного поля для работы электродвигателей, которые составляют львиную долю от всего электрооборудования в промышленности.

В зависимости от рода силы, которая приводит в движение ротор, число полюсов может быть различным. Если ротор вращается со скоростью 3000 об/мин, то для получения переменного тока с промышленной частотой в 50 Гц нужен генератор с 2 полюсами, для 1500 об/мин – с 4 полюсами и так далее. На рисунки ниже вы видите устройство генератора синхронного типа.

На роторе находятся катушки или обмотка возбуждения, ток к ней поступает от генератора-возбудителя (Генератор Постоянного Тока — ГПТ) или от полупроводникового возбудителя через щеточный аппарат. Щетки располагаются на кольцах, в отличие от коллекторных машин, в результате чего магнитное поле обмоток возбуждение не меняется по направлению и знаку, но меняется по величине – при регулировании тока возбудителя. Таким образом автоматически подбираются оптимальные условия для поддержки рабочего режима генератора переменного тока.

Итак, получить переменный ток в промышленных масштабах удалось способом, основанном на явлениях электромагнитной индукции, а именно с помощью трёхфазных генераторов. В быту используют и однофазные и трёхфазные генераторы. Последние рекомендуется приобретать для строительных работ. Дело в том, что большое число электрического инструмента и станков могут работать от трёх фаз. Это электродвигатели разнообразных бетономешалок, циркулярных пил, да и мощные сварочные аппараты также питаются от трёхфазной сети. Причем для таких задач подходят именно синхронные генераторы, асинхронные не подходят – из-за их плохой работы с устройствами, у которых большие пусковые токи. Асинхронные бытовые электростанции больше подходят для резервного электроснабжения частных домов и дач.

Способы получения электричества из воздуха

Атмосферное электричество можно получать в больших количествах. К тому же данный вариант обеспечения дома не относится к разряду «необычные способы». Ведь все знают о существовании ветряных электростанций.

На самом деле, взять электроэнергию из атмосферы можно не только из ветра. Есть и другие более интересные способы. Ведь на самом деле воздух – эта самая заряженная стихия.

Источники освещения, работающие от атмосферы:

Грозовые батареи притягивают молнии. Они состоят из заземления и металлического проводника, между которыми во время удара молнии накапливается свободная энергия. Однако использование такого способа не распространено потому, что невозможно предсказать величину накопившейся электроэнергии, а также из-за опасности этого изделия.
Ветрогенираторы – это известный всем способ добычи энергии. Вы можете сделать такую станцию и для себя. Однако в этом случае вам придется рассчитать необходимое количество приборов, а также установить их в месте, которое будет максимально ветряным.
Тороидальный генератор Стивена Марка вырабатывает электричество не сразу, а через некоторое время после его включения. Такое автономное устройство состоит из нескольких катушек, между которыми образуется резонансные частоты и магнитный вихрь. Такие самодельные приборы добывают достаточно электричества для обслуживания одного электроприбора.
Прибор Капанадзе, вопреки мнению многих состоит не из магнита и проволоки, он сделан по тому же принципу, что и трансформатор Тесла. Он получает эфирное электричество и работает без топлива. Однако устройство такого прибора запатентовано и засекроечено.

Электричество из воздуха очень часто добывают в скандинавских странах

Такие варианты добычи электричества из атмосферы очень перспективны. Это новые способы получения этого ресурса, некоторые из которых уже используются в Европе. Некоторые из них можно собрать самому и вполне возможно, все люди будут получать электричество даром из таких приборов.