Využitie zemského magnetického poľa: Môže kovový valec vyriešiť náš energetický problém?
Astrofyzik Christopher Chyba chce získavať elektrickú energiu zo zemského magnetického poľa. Umožniť to má jednoduchý kovový valec. Už sa mu podarilo namerať minimálne napätie.
Okrem doteraz známych a všeobecne rozšírených spôsobov výroby elektriny sa výskumníci po celom svete snažia získať elektrinu aj menej známymi metódami. Prelom by teraz mohol dosiahnuť americký astrobiológ a profesor astrofyziky Christopher Chyba a jeho kolegovia.
Už niekoľko rokov sa na Princetonskej univerzite v americkom štáte New Jersey snaží využiť zemské magnetické pole ako zdroj elektriny. Ako pri takmer každom fyzikálnom objave, bez ohľadu na to, či sa dokázal presadiť alebo nie, aj v tomto prípade existujú skeptici, ktorí pochybujú o jeho budúcom širokom využití. Chybaove najnovšie experimenty sú však sľubné: jeho jednoduché zariadenie vyprodukovalo – hoci len nepatrné – elektrické napätie.
Ako funguje toto zariadenie?
Elektrická energia sa v súvislosti s magnetizmom zvyčajne vyrába pohybom častí, napríklad statora a rotora. Rotor sa pohybuje v rôznych alebo meniacich sa magnetických poliach, čím sa indukuje elektrický prúd. Tak sa pohybová energia premieňa na elektrickú energiu.
Ako sa opisuje v novej štúdii, Chyba a kol. však použili iba dutý valec s dĺžkou takmer 30 cm, vyrobený zo špeciálnej zliatiny kovov mangánu, cínu a železa. Neobsahuje žiadne pohyblivé časti.
Výskumníci zistili, že valec mal merateľnú hustotu magnetického toku 45 mikrotesla (µT) len pri optimálnom umiestnení. To približne zodpovedá hustote toku zemského magnetického poľa.
Hodnotu 45 µT mohli na mieste v Princetone namerať na valci iba vtedy, ak bol umiestnený v uhle 57,5 stupňa od horizontálnej roviny. Rozhodujúci je aj smer: pri experimentoch, ktoré prebiehali v rokoch 2022 až 2024, bol smer k geografickému pólu 12,6 stupňa východne od magnetického severného pólu.
V tejto optimálnej polohe vedci namerali jednosmerné napätie 17,3 (±1,5) mikrovoltov (µV) – alebo 0,000.017.3 voltov. To je zlomok napätia, ktoré sa uvoľní, keď vystrelí jediná nervová bunka v ľudskom tele.
Prúd zaznamenaný na valci bol 25,4 (±1,5) nanoampérov (nA). V súlade s tým by výsledný výkon predstavoval 440 femtowattov (fW) alebo 0,000.000.000.000.440 wattov. Pre porovnanie: súčasné mobilné telefóny potrebujú na nabíjanie výkon približne 20 wattov. Na nabitie smartfónu by teda bolo potrebných približne 45 biliónov týchto valcov.
Prvá štúdia z roku 2016 podrobená kritike
Už v roku 2016 Chyba a jeho kolega Kevin Hand uverejnili prvé výsledky svojho výskumu v štúdii. V nej opísali teoretické a matematické základy výroby kontinuálneho jednosmerného napätia a malého množstva elektrického prúdu z rotačnej energie Zeme a jej magnetického poľa. Ukázali, že vo vodiči, ktorý sa otáča spolu so Zemou, je možné kontinuálne vyrábať napätie. Predpokladom je výber magneticky priepustného materiálu.
Chybaova úvaha bola v rozpore s predchádzajúcimi teóriami, a tak kritika nenechala na seba dlho čakať. Podľa nej je nemožné vyrobiť napätie v takomto zariadení, pretože je zrušené preusporiadaním elektrónov. Ale čo ak by sa toto preusporiadanie dalo zabrániť? Tu prichádza do hry špeciálna zliatina, ktorá na jednej strane vedie elektrický prúd a na druhej strane slúži ako magnetické tienenie.
Prvé experimenty s novou zliatinou vedci uskutočnili v tmavom laboratóriu bez okien s nízkym elektromagnetickým rušením. Systém vyrobil niekoľko desiatok mikrovoltov, pričom vlastnosti pri rotácii systému zodpovedali predpokladom teórie z roku 2016.
Iní vedci však nedokázali výsledky experimentu zopakovať, preto sa pokus zatiaľ považuje za nepotvrdený. Jedným z kritikov je Rinke Wijngaarden, fyzik na Slobodnej univerzite v Amsterdame. V roku 2018 sa pokúsil experiment zopakovať, ale nebol úspešný.
Reprodukovateľnosť je však dôležitou podmienkou potvrdenia. Okrem toho musí byť vylúčené, že výsledok neovplyvnili iné účinky, napríklad svetlo alebo teplo.
Pokus bol úspešný
S ohľadom na nové výsledky Chyba povedal: „Zariadenie zdanlivo vyvrátilo záver, že vodič, ktorý je v pokoji vo vzťahu k zemskému povrchu, nemôže generovať energiu zo svojho magnetického poľa.“
V najnovších experimentoch Chyba a kol. overili tento efekt aj na druhom mieste, aby overili svoje výsledky. Na tento účel si vybrali obytnú budovu, ktorá sa nachádza približne 5,6 kilometra od laboratória.
„Na rozdiel od nášho hlavného laboratória to bolo do veľkej miery neregulované prostredie,“ uviedli výskumníci. „Výsledné údaje sú rušené a v porovnaní s výsledkami dosiahnutými v našom hlavnom laboratóriu vykazujú zodpovedajúce veľké chyby.“
Tento pokus v obytnej budove však možno považovať za úspešný. „Údaje opäť potvrdzujú veľkosť napätia a správanie pri rotácii, ktoré sme predpokladali na základe nášho efektu, čo dokazuje, že pozorovaný efekt nie je spôsobený neznámym lokálnym vplyvom v našom hlavnom laboratóriu.“
Vedci teraz dúfajú, že budú nasledovať ďalšie výskumy, ktoré zistia, ako tento efekt možno škálovať, aby bolo možné generovať vyššie napätia a prúdy.
Pôvodný článok
ZDIEĽAŤ ČLÁNOK
