В мире, где более половины населения вообще не имеет доступа к электроэнергии или доступ этот значительно ограничен, устройство, которое преобразует мышечную энергию человека в электричество, может значительно повлиять на развивающиеся страны, а его потенциал способен изменить жизни миллиардов людей.
Манодж Бхаргава (Manoj Bhargava) – американский миллиардер с индийскими корнями, владелец компании, выпускающей мегапопулярный в США энергетический напиток 5-hour Energy, основал движение под названием «Billions in Change » (рус. Миллиарды Меняются). Его целью служит «создание лучшего будущего, посредством разработки и внедрения технологий для решения наиболее серьезных мировых проблем в таких областях, как запасы пресной воды, энергия и здоровье».
В рамках проекта были представлены несколько инновационных решений, способных в корне изменить жизни многих людей – это стационарный велосидед-генератор, медицинский аппарат, новый способ получения геотермальной энергии и промышленный метод получения питьевой воды.
Байк-генератор
С помощью своего велосипеда-электрогенератора «Free Electric» Маноджа Бхаргава намерен снабдить электричеством миллионы домов по всему миру, которым не доступны центральные электросети. Так, например, в Индию, уже в начале следующего года планируется поставить 10 000 гибридных «электробайков», оснащенных батареей, которая, по его словам, способна обеспечить суточную потребность в энергии для сельского дома, после, всего лишь, одночасового вращения педалей.
Видео: Генератор-велосипед Free Electric
«Он настолько прост, что, я думаю, мы сможем продавать его по 100 долларов… Любой человек, занимающийся ремонтом велосипедов сможет починить его», - рассказывает о своем детище Бхаргава. И действительно – проще некуда: педальный привод вращает ротор электрического генератора, который сохраняет энергию в батарее. Первые 50 байков Free Electric будут опробованы в 15 или 20 деревнях штата Уттаракханд на севере Индии и только потом, в первом квартале 2016, последует основная партия. Кроме того, что велосипеды будут произведены в самой Индии, ни каких деталей миллиардер не сообщает.
Бхаргава, бросивший Принстонский университет после года обучения и скитавшийся по ашрамам родной Индии в течении 12 лет, на генерирующем электричество велосипеде не остановился. Он также разработал эффективный метод превращения морской воды в питьевую, создал аппарат для улучшения кровообращения и предложил концепцию по добыче неограниченного количества геотермальной энергии с помощью графенового кабеля.
«Если вы богаты, то ваш долг помогать тем, кто ничего ни имеет», - говорит 62-летний филантроп в документальном фильме «Billions in Change» , рассказывающем о проектах его мичиганской лаборатории Stage 2 Innovations lab . «Действительно изменяйте жизнь людей, а не просто говорите об этом», - делится своими мыслями Бхаргава.
Здоровье
Команда инженеров его лаборатории, которую называют «лучше всех финансируемым поприщем для инженеров, какое только можно представить» успешно работает и в медицинском направлении. Ими разработан «Renew» - аппарат, который играет роль вспомогательного сердца, вытесняющего кровь из ног к центральным органам человеческого тела.
Видео: Медицинский аппарат Renew, обзор
«Renew представляет собой машину для улучшения кровотока, которая использует метод УНКП (усиленная наружная контрпульсация). УНКП улучшает кровообращение путем вытеснения крови из нижних частей тела к его центральным органам, одновременно разгружая сердце. Это похоже на дополнительную подачу крови между каждым сердцебиением. Таким образом, скорость кровобращения возрастает и снижается нагрузка на сердце, доставляя больше питания и кислорода органам человека» - говорится на сайте Billions in Change.
Вода
Проблемы нехватки воды и засухи исследователи Stage 2 Innovations lab предлагают решить с помощью устройства Rain Maker (рус. создатель дождя) – машины, способной превращать грязную или соленую воду в питьевую с производительностью 1000 галлонов (3785 литров) в час.
Видео: Опреснитель морской воды Rain Maker
По словам Бхаргавы, вода, которою можно использовать также в сельскохозяйственных целях, может доставляться потребителям прямо из оснащенных его машинами баржей, расположенных в прибрежных морских водах. На данный момент опреснительный аппарат размером с небольшой автомобиль тестируется исследовательским отделом в Нью-Мексико.
Энергия Земли
Манодж Бхаргава вынашивает еще более грандиозную идею – избавить мир от зависимости от ископаемых видов топлива, использование которых отравляет атмосферу парниковыми газами. Как бы не рассуждали люди о вопросах загрязнения окружающей среды, в фильме он говорит: «Загрязнение – это проблема», и предлагает свое «простое» решение: «Возьмите энергию, лежащую в недрах Земли».
Видео: Billions in Change Solution - бесконечная энергия Земли
Геотермальная энергия уже давно используется в различных странах, таких как Индонезия, Исландия, Норвегия и другие. Но Бхаргава применяет совсем другой подход. Вместо того, чтобы использовать для доставки тепла на поверхность смешанный с различными химикатами пар, он предлагает делать это с помощью графенового троса. Графен известен своей прочностью, которая выше чем у стали, кроме того, он обладает «невероятной» теплопроводностью.
«Нет необходимости сжигать что-либо. Если вам удастся «поднять» тепло на поверхность, менять инфраструктуру не понадобится», - говорит миллиардер, добавляя, что коммунальные предприятия будут просто доставлять энергию потребителям вместо природного газа, угля или нефти.
По оценкам Бхаргава, с применением геотермальных технологий можно отказаться от 85% объема современного потребления углеводородов. По его словам, карты Земли показывают, что, как минимум, половина планеты обладает богатыми запасами подземного тепла, а поскольку графеновый кабель способен «работать» и в горизонтальном направлении, вторая половина - также может быть освоена.
«Я думаю, меня скоро кто-нибудь убьет» - шутит предприниматель-филантроп, высказываясь о том, как подобная идея может изменить геополитику. Работы над инновационной геотермальной технологией ведутся в сингапурском исследовательском центре, а первые результаты разработки графеногово троса и его фотографии планируется представить уже в этом году.
В сети встречаются в основном контактные варианты велогенераторов, основанные на использовании трущихся частей. Электроэнергия, вырабатываемая такими устройствами достаточна для зарядки аккумулятора, который питает передний и задний фонари велосипеда.
Недостатками таких заводских и самодельных генераторов для велосипеда являются сопротивление, которое они создают при езде и шум. Поэтому идея бесконтактного велогенератора представляется полезной и перспективной. Интересную идею такого приспособления для велосипеда представлена на видео, которое вы можете посмотреть в статье ниже.
На заднее колесо автор идеи установил катушку, мимо которой при езде пролетает постоянный магнит. При вращении колеса магнит движется мимо катушки, в результате вырабатывается импульсный электрический ток довольно высокого напряжения, но с очень малой величиной тока, который можно использовать для питания светодиодной лампочки. Если вам нужен готовый магазинный велогенератор или неодимовый магнит, приобретайте в этом китайском магазине . Генераторы для велосипеда, тоже в нём .
Катушка использована от небольшого аквариумного компрессора на 220 вольт. Магнит неодимовый – шайба толщиной 4 мм и диаметром 1,5 см.
Две светодиодные ленты на 12 вольт включены последовательно для предотвращения сгорания ламп, так как напряжение, генерируемое в импульсе может доходить 40 вольт, при этом величина тока очень мала. Если в схему включить конденсатор более 1000 мф, то светодиоды могут гореть постоянно, но число их необходимо в этом случае сократить в несколько раз.
Magnic Light
Отдадим должное смекалке автора интересной инновации для велосипеда, но должны отметить, что идея бесконтактного велогенератора не нова. Более того, существует оригинальная промышленная разработка такого устройства. Magnic Light является первым бесконтактным источником питания для фонарей велосипеда без дополнительных компонентов в колесах. Энергия берется из вращающихся колес велосипеда без каких-либо физических контактов и, таким образом, без трения.
Электричество преобразуется в свет за счет использования вихревых токов, создаваемых сильных магнитов (International Patent Pending PCT/EP/2012/001431). С помощью этого нового технического решения электричество могут подаваться на источники света полностью без батарей и без внешних кабелей, и в то же время с высокой эффективность.
Механизм действия на официальном сайте описывается так: “с перемещением колеса вращаются магниты внутри крошечного генератора весом 60 грамм и встроенным конденсатором, который держит свет, даже когда велосипедист останавливается”.
Видео, датированное 2014 г., показывает некоторые свойства генератора Magnic Light .
Идея изобретения генератора электроэнергии, или динамо-машины, как его сначала называли, принадлежит венгерскому физику и электротехнику Аньошу Иштвану Йедлику, который с 1827 года успешно занимался разработкой концепции динамо-машины, но не стал патентовать его, так как думал, что его идея не нова. Патент на электрогенератор принадлежит Вернеру Сименсу.
Более мощный самодельный генератор .
Бесконтактный генератор MAGNIC — первая компактная бесконтактная динамо — машина для велосипеда. Новое изобретение, которое может сделать революцию в оснащении велосипеда электрооборудованием. Генератор может вырабатывать электрическую энергию, не прикасаясь к колесу, как классические генераторы.
На рынке есть некоторые модели, которые также вырабатывают электричество не соприкасаясь с колесом, но при этом на колесе должны располагаться магниты. MAGNIC работает без магнитов, причём в полной мере давая светодиодам, являющимися источником света необходимое количество электроэнергии. Крепится к вилке велосипеда, если используется в качестве фары или на задние перья, если используется в качестве габаритных огней. Снимается и устанавливается за несколько секунд.
Принцип работы бесконтактного генератора электричества для велосипеда
Генератор MAGNIC работает со всеми видами металлических сплавов, из которых можно изготовить обода велосипеда (алюминий, сталь, магний). Алюминий и магний как известно не являются магнитными металлами, но они являются токопроводящими.
При движении обода колеса велосипеда, относительно магнита, на границе токопроводящего материала из которого сделан обод возникают вихревые индукционные токи — в данном случае металлической оправе. Эти вихревые токи имеют собственные магнитные поля, которые поглощаются катушкой в MAGNIC.
Таким образом вырабатывается электрическая энергия. Хотя нет никакого трения, магнитное поле вихревых токов всё же имеет минимальный эффект торможения, но он настолько незначительный, что его не принимают в расчёт.
Преимущества бесконтактного генератора электричества
— малый вес;
— быстрая установка и снятие;
— не нужны батареи и аккумуляторы;
— нет шума;
— нет трения;
— нет износа покрышки, как в контактном генераторе;
— работает со всеми металлами, из которых сделан обод, кроме карбоновых
— размер колёс не имеет значения
— отсутствие проводов — всё заключено в одной герметичной коробке;
— может работать в любых погодных условиях (дождь, грязь, снег) — расстояние между ободом и генератором составляет 5 мм.
Также читать на эту тему:
Генератор электричества или динамо изобрёл в 1827 году А. И. Йедлик – венгерский электротехник и физик. Это произошло на шесть лет раньше, чем такое же изобретение представил миру Сименс, но Йедлик не запатентовал его…
Чтобы велосипедная фара в полной мере выполняла функции, которые на неё возлагаются, к ней предъявляются определённые требования…
В 60-х годах прошлого века были изобретены LED – светодиоды (Lighting Emission Diode) с очень интенсивным светоизлучением. Их применение в быту долго задерживалось из-за высокой себестоимости и на тот момент…
Систему USB зарядки для велосипеда спроектировали студенты технического Вуза. Ничего сложного в ней нет, необходимо было только адаптировать уже существующие зарядные устройства к велосипеду. Отличие лишь в том…
Я сделал этот фрикционный велогенератор для велосипеда, чтобы питать фонарик и задние лампочки. Идею и много информации для этого проекта педального генератора я нашел в интернете.
Недавно я купил велосипед, для того, чтобы ездить на работу и по городу, и решил, что ради безопасности мне нужна подсветка. Мой передний фонарь питался от двух батареек АА, а задняя лампочка от 2 батареек ААА, в инструкции было сказано, что передний свет будет работать 4 часа, а задний — 20 часов в режиме мигания.
Хотя это и неплохие показатели, но все же требуют некоторого внимания, чтобы батарейки не сели в неподходящий момент. Я купил этот байк за его простоту, единственная скорость означает, что я могу просто сесть и поехать, но постоянная замена батарей становится дорогой и усложняет его использование. Добавив динамку для велосипеда, я могу подпитывать батарейки прямо во время езды.
Шаг 1: Собираем запчасти
Если вы хотите собрать динамо машину своими руками, то вам понадобится несколько вещей. Вот их список:
Электроника:
- 1x шаговый двигатель — я достал свой из старого принтера
- 8 диодов — я использовал персональную силовую установку использовала 1N4001
- 1x Регулятор напряжения — LM317T
- 1x Макетная плата с печатная платой
- 2х резистора — на 150 Ом и на 220 Ом
- 1x радиатор
- 1x Разъем для батареи
- Цельная проволока
- Изоляционная лента
Механические части:
- 1x держатель для велосипедного отражателя — я снял его с велосипеда, когда подключал свет.
- Алюминиевая угловая заготовка, вам понадобится кусок длиной примерно 15 см
- Маленькие гайки и болты — я использовал винты от принтера и некоторые другие б/у детали
- Маленькое резиновое колесо — прикрепляется к шаговому двигателю и трется о колесо при его вращении.
Инструменты:
- Дремель — он не совсем необходим, но делает вашу жизнь намного проще
- Сверла и биты
- Напильник
- Отвертки, гаечные ключи
- Макетная плата для тестирования схемы до того, как вы поставите всё на велосипед.
- Мультиметр
Шаг 2: Создаём схему
Показать еще 10 изображений
Давайте сделаем схему динамомашины для велосипеда. Неплохой идеей является проверить все перед тем, как спаять все вместе, поэтому сначала я собрал всю схему на макетной плате без припоя. Я начал с разъема двигателя и диодов. Я распаял разъем от печатной платы принтера. Размещение диодов в такой ориентации изменяет поступающий от двигателя переменный ток, на постоянный ток (выпрямляет его).
Шаговый двигатель имеет две катушки, и вам необходимо убедиться, что каждая катушка подключена к одному набору диодных групп. Чтобы узнать, какие провода от двигателя подключены к одной и той же катушке, вам просто нужно проверить контакт между проводами. Два провода связаны с первой катушкой, и два со второй катушкой.
Как только схема будет собрана на макетной плате без припоя — проверьте ее. Мой мотор вырабатывал до 30 вольт при нормальной езде на велосипеде. Это 24-вольтный шаговый двигатель, так что его эффективность кажется мне разумной.
При установленном регуляторе напряжения выходное напряжение составляло 3,10 вольт. Резисторы контролируют выходное напряжение, и я выбрал варианты на 150 и 220 Ом для получения 3,08 вольт. Проверьте этот калькулятор напряжения LM317 , чтобы увидеть, как я рассчитал свои показатели.
Теперь всё нужно спаять на печатной плате. Чтобы сделать аккуратные соединения, я использовал маленький калибровочный припой. Он быстрее нагревается и обеспечивает лучшее соединение.
В файле.Pdf вы найдёте, как все связано на печатной плате. Изогнутые линии — это провода, а короткие черные прямые линии – это то, где вам нужно спаять перемычки.
Файлы
Шаг 3: Установка мотора
Крепление двигателя было выполнено из алюминиевого уголка и кронштейна отражателя. Чтобы смонтировать двигатель, в алюминии были просверлены отверстия. Затем, чтобы освободить место для колеса, была вырезана одна сторона угла.
Колесо было прикреплено путем наматывания изоленты вокруг вала двигателя до тех пор, пока соединение не будет достаточно плотным, чтобы надеть колесо прямо на изоленту. Этот метод неплохо работает, но в будущем его нужно доработать.
Как только мотор и колесо были присоединены к алюминию, я нашел на раме подходящее место, чтобы все установить. Я прикрепил заготовку к трубке сиденья. Рама моего велосипеда — 61 см, поэтому площадь, на которой установлен генератор, довольно велика по сравнению с велосипедами меньшего размера. Просто найдите на своем велосипеде лучшее место для установки генератора.
После того, как я нашел подходящее место, я сделал отметки под алюминиевый кронштейн с установленным кронштейном отражателя, чтобы его можно было обрезать по нужному размеру. Затем я просверлили отверстия в кронштейне и алюминии, и смонтировал конструкцию на байке.
Я закончил сборку велосипедного генератора на 12 вольт, прикрепив двумя стойками проектную коробку к алюминиевому креплению.
Шаг 4: Подцепляем провода
Динамомашина для велосипеда собрана, теперь все что нужно – просто подключить провода к лампочкам. Я протолкнул концы проводов за клеммами аккумулятора к передней фаре, затем просверлил отверстие в её корпусе, чтобы пропустить провода внутрь. Затем провода были подключены к разъему аккумулятора. В проектной коробке также нужно будет сделать отверстия для проводов.
Велогенератор для зарядки телефона и поддержания работы фар - это портативное устройство, позволяющее вырабатывать энергию путем вращения педалей.
Электрогенератор, устанавливаемый на велосипед, - это удобное портативное устройство, которое дает возможность самостоятельно вырабатывать электрический ток для поддержания работы фар или других электроприборов. Например, с его помощью получится на ходу бесплатно заряжать телефон или GPS-навигатор.
Принцип работы заключается в генерации переменного тока, который преобразуется в постоянный за счет диодного моста. Факты о велогенераторах:
- в зависимости от навыков и скорости езды велосипедист производит 0,15-0,25 КВт в час;
- рекордный показатель, достигнутый за 24 часа, составил 12 КВт;
- чем выше частота вращения педалей, тем больше генерируется электроэнергии. Подобная закономерность характерна как для покупных, так и самодельных генераторов электричества на велосипед;
- педальные генераторы бывают стационарными: приспособление получится изготовить самостоятельно, используя старый и ненужный велосипед.
В промышленных масштабах использование педальных генераторов теряет смысл, так как на выработку 1 КВт энергии уходит около 10 часов, но для личного использования такой прибор - хороший выбор. Ведь главные преимущества: возможность бесплатно добывать ток и днем, и ночью, дешевизна оборудования и простота обслуживания. Еще больше снизить стоимость получится, если сделать велогенератор своими руками.
Стационарный педальный генератор также выступает альтернативой или батареям, которые не всегда получается использовать из-за климатических условий. Приспособление никак не зависит от солнца, ветра и легко размещается в доме или квартире.
Виды конструкций для велосипедистов
Выделяют следующие типы велогенераторов:
- бутылочная динамо-машина;
- динамо-втулка;
- бесконтактный генератор.
Каждая из конструкций обладает рядом преимуществ и недостатков, поэтому велосипедисту следует заранее определить приоритеты: играет ли решающую роль стоимость, удобство обслуживания, уровень воспроизводимого шума или другие характеристики.
Бутылочная динамо-машина
Приспособление по форме напоминает бутылку. По сути, это небольшой электрический генератор, который крепится на боковую стенку велосипедной шины. Принцип работы: когда велосипедист движется, покрышка прокручивает ролик динамо-генератора.
В таблице рассмотрены преимущества и недостатки такого типа конструкций:
| Плюсы | Минусы |
| Если выключить бутылочный генератор для велосипеда или заряжаемые устройства, фары, то прибор не будет создавать дополнительное сопротивление во время езды. | Устройство плохо переносит влажную погоду и начинает вырабатывать меньше энергии. |
| Приспособление устанавливается практически на любую шину. | Создание шума во время езды. |
| В среднем бутылочные приборы дешевле, чем конструкции других типов, но есть и исключения. | Во включенном режиме бутылочные динамо-машины сильнее затрудняют передвижение велосипедиста, чем динамо-втулки и бесконтактные велогенераторы. |
| Динамо-машину сложно правильно установить неспециалисту: важную роль играет, под каким углом, на какой высоте идет соприкосновение с боковой стенкой шины. | |
| Приспособление необходимо перемещать и включать вручную. Автоматический режим не предусмотрен. |
Важно: если велогенератор такого типа неправильно отрегулирован, то во время поездки он может зацепиться за спицы. Но в некоторых моделях предусмотрены дополнительные петли для предотвращения подобных ситуаций.
Велосипедисту следует знать: падение на землю способно существенно повредить велогенератор. Перед каждой поездкой рекомендуется проверять, не ослаблены ли крепежные винты.
Динамо-втулки - это подвид динамо-машин, которые размещаются не на покрышке, а в ступице велосипедного колеса. Генератор создала английская производственная компания Sturmey-Archer, затем подобные приспособления стали выпускать производители Shimano и Schmidt.
В основе работы лежит многополюсный магнит, который располагается в ступице велошины и вращается вокруг неподвижной катушки, закрепленной на оси. Мощность для разных моделей разнится от 1,8 до 3 Вт.
Перед покупкой лучше ознакомиться с главными преимуществами и недостатками динамо-втулок:
В комплекте со многими туристическими велосипедами идут именно динамо-втулки. Стоит отметить, что такой велогенератор своими руками в домашних условиях смастерить возможно.
В бесконтактном типе электрогенератора велосипедная шина выступает ротором: на ней фиксируется специальный обод с закрепленными 28 магнитами с чередующимися разными полюсами. Статор в этой системе - индукционная катушка, вырабатывающая ток. Фары уже встроены в электрогенератор, поэтому электричество поступает напрямую.
Плюсы и минусы приспособления подробно представлены в таблице:
В целом велосипедисты отмечают, что яркость свечения фар на бесконтактных моделях примерно такая же, как у обычных аккумуляторных ламп. Тот, кто желает сэкономить, может собрать бесконтактный генератор для велосипеда своими руками.
Портативные электрогенераторы - это девайс, который пригодится каждому велосипедисту. Лучше остановить свой выбор на бесконтактных приборах или динамо-втулках, но при ограниченном бюджете удастся найти интересные и не очень шумные бутылочные модели. ТОП-производителей, на которых стоит обратить внимание: Shimano, CadenceX, Sturmey-Archer, Schmidt.
