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静電気のおかげでテスラのタービンが復活

1913 年の特許取得から 1 世紀以上が経過し、ニコラ テスラの最も理解されていないものの天才的な発明の 1 つが再び脚光を浴びていますが、今回は現代の技術の「核心」が組み込まれています。発明者自身が最も重要なエンジニアリング作品であると考えていた有名なブレードレス タービンは、次の方法で再発明されました。 ナノテクノロジー 静電気など、従来の発電機が反応しない場合の解決策として期待されています。 「失われた」デザインの復活 何十年もの間、テスラのタービンは工学的な好奇心の対象であり続けました。羽根を使用して液体や気体の流れを利用する古典的なタービンとは異なり、テスラの設計は一連の平行で滑らかなディスクに基づいていました。その動作は、境界層の現象と、ディスクに「くっつき」、ディスクを回転に引きずり込む流体の粘度に基づいていました。 このコンセプトは時代を先取りしていましたが、20 世紀初頭の材料では高速での反りに耐えられるディスクの製造が不可能であったため、商業的には実現不可能でした。現在、研究者たちはまさにこの設計を利用していますが、エネルギーを生成する方法を変更しています。シャフトと磁石を回転させる運動 (電磁誘導) を使用する代わりに、摩擦電気を利用しています。 フラックスが静電気に遭遇すると 「ターボトリオエレクトリック・ナノジェネレーター」（T-TENG）と呼ばれるこの新しいアプローチは、流体力学と静電気を融合させたものである。基本原理はシンプルですが非常に効率的です。流体 (空気または水) がタービン ディスクの間に入ると、回転によって単なる機械的仕事以上のものが生成されます。 摩擦電気層として機能する先進的なナノ材料がディスクの表面に配置されています。ディスクが互いに近くで回転したり、流体と接触したりすると、電荷の移動が発生します。これは基本的に静電気で、風船をウールの布にこすりつけたときに感じるものと似ていますが、制御された工業規模で行われます。 このn 方法 摩擦発電機の最大の問題の 1 つである摩耗を解決します。従来の構成では、発電には固体材料間の物理的接触と摩擦が必要であり、コンポーネントの急速な故障につながります。テスラの原理を応用すると、流体自体または摩擦のない回転が媒介の役割を担うため、固体接触がほとんどまたはまったくなくてもエネルギーを生成できます。 低速かつ低コストでのパフォーマンス この技術が勝つと思われる大きな賭けは、従来の風力タービンや水力発電機が「手を上げた」状況での効率性です。古典的なタービンは、効率的に動作するために特定の流れの空気または水が必要です。対照的に、テスラのカスタムタービンは、流体の流れが非常に少ない場合でも発電でき、通常は無駄になるエネルギーを利用します。 しかも、その構造は比較的安価である。複雑な精密フィンや重い磁石や銅のシステムは必要ありません。ディスクは、軽くて耐久性があり、経済的な一般的なポリマー材料から作成できます。これにより、ほぼどこにでも設置できる小型ユニットの大量生産への道が開かれます。 想像を超える応用 しかし、この技術は実際にどこで利用できるのでしょうか?研究者らは、いわゆるマイクログリッドとそのセンサーに大きな可能性を見出している モノのインターネット (IoT）。水道管にこのような小さなタービンが装備されており、バッテリーや外部電源を必要とせずに自律的に水質センサーに電力を供給するところを想像してみてください。 同様に重要なのは、産業廃棄物からエネルギーを回収できる可能性です。多くの産業は低圧でガスや液体を排出しますが、これまではエネルギーの無駄だと考えられていました。このようなシステムを設置すれば、これらの汚染物質をクリーンな電力源に変えることができる可能性があります。 エネルギー自立への一歩 この開発の重要性は、巨大な発電所を置き換えることではなく、それらを補完することにあります。私たちは、分散型エネルギー生産が不可欠になる時代に生きています。都市の建物の間を優しく吹く風や小さな川の流れから、大掛かりな設備を必要とせずに発電できる能力は非常に重要です。 ニコラ・テスラの機械的知性と現代の材料科学の融合は、良いアイデアが永久に死滅することはないことを証明しています。テクノロジーの適切な瞬間が開花するのを待っているだけです。日常生活では煩わしい現象として扱われることが多い静的エネルギーが、現在では貴重な味方に変わりつつあり、テスラの「静かな」タービンは、ついにエネルギー業界にふさわしい騒音を発する準備が整いつつある。…