Добрый день, эксперты-электрики!
Имя мое Саша, и меня мучает вот такой вопрос. Сегодня в сети можно накопать кучу материала на тему, как «матушка Земля» способна обеспечить нас дармовым электричеством, а негодяи нефтяники и атомщики (монополисты) не дают развития технологиям, так как это может перевернуть весь мир.В общем, слышали вы что-нибудь о том, может ли электрическое и магнитное поле Земли стать источником дешевой электроэнергии? Спасибо за внимание!
Катушка Тесла в работе
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.
Для справки. Магнитное поле у нашей планеты действительно существует и защищает все живое от губительного воздействия разных частиц, идущих от Солнца. Силовые линии этого поля проходят параллельно поверхности с запада на восток.
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.
Атмосферный энергетический потенциал
Атмосфера Земли обладает огромными потенциальными ресурсами. В промежутке между ее поверхностью и границей ионосферы разность потенциалов может достигать 300 тысяч вольт. Величина напряженности электрического поля непосредственно возле поверхности может доходить до 150 вольт на 1 метр. Это значение постепенно уменьшается с увеличением высоты. Например, на расстоянии 30 километров напряженность снижается до 1 вольта на метр.
Достигая ионосферы, напряженность электрического поля устремляется к нулю, поскольку проводимость этой среды значительно увеличивается под действием ионизации. Саму ионизацию вызывает солнечное излучение.
Воздействие накопленных электрических зарядов человек регулярно ощущает на себе. Например, покидая автомобиль и касаясь кузова, можно ощутить статический разряд. Он накапливается из-за автомобильных шин, выполняющих функцию изолятора и препятствующих стеканию тока на землю. Через человеческое тело электроэнергия с кузова уходит в землю, сопровождаемая небольшой искрой и легким ударом тока.
Многие мечтали приручить энергию разряда молнии. Однако такое бесплатное электричество сопряжено с огромными техническими трудностями в основном из-за кратковременного и непостоянного действия молнии. Кроме того, мощный разряд требуется уловить и переправить в специальный накопитель, который еще не изобретен. Следует учитывать и тот фактор, что место удара молнии нельзя предсказать заранее, а высокая мощность разряда не поддается контролю и управлению, то есть, нормальное электроснабжение невозможно.
Электричество от двух стержней
Данный способ основан совсем на другой теории и никакого отношения к магнитному или электрическому полю Земли не имеет. А теория эта – о взаимодействии гальванических пар в солевом растворе. Если взять два стержня из разных металлов, погрузить их в такой раствор (электролит), то на концах появится разница потенциалов. Ее величина зависит от многих факторов: состава, насыщенности и температуры электролита, размеров электродов, глубины погружения и так далее.
Такое получение электричества возможно и через землю. Берем 2 стержня из разных металлов, образующих так называемую гальваническую пару: алюминиевый и медный. Погружаем их в землю на глубину ориентировочно полметра, расстояние между электродами соблюдаем небольшое, хватит 20—30 см. Участок земли между ними обильно поливаем солевым раствором и спустя 5—10 мин производим измерение электронным вольтметром. Показания прибора могут быть разными, но в лучшем случае вы получите 3 В.
Примечание. Показания вольтметра зависят от влажности почвы, ее природного солесодержания, размеров стержней и глубины их погружения.
В действительности все просто, получившееся бесплатное электричество – это результат взаимодействия гальванической пары, при котором влажная земля служила электролитом, принцип похож на работу солевой батарейки. Реальный эксперимент о разнице потенциалов на электродах, забитых в землю, можно посмотреть на видео:
Устройство заземления в частном доме
В схему заземления частного дома входят: электроприбор, распределительный щиток с шиной РЕ, заземляющий проводник, заземлитель.
Согласно ПУЭ п.1.7.70, в качестве заземлителей могут использоваться различные подходящие для этих целей конструкции. В первую очередь, можно использовать естественные заземлители, которыми способны стать:
- Проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубопроводы, соединённые в стыках газо- или электросваркой, за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих и взрывчатых газов и смесей, канализации и центрального отопления;
- Трубы скважин;
- Металлические и железобетонные конструкции дома, соприкасающиеся с землей.
При наличии естественных заземлителей необходимо выполнить отвод, то есть проложить заземляющий проводник, от этих конструкций до шины РЕ в силовом щитке. Отвод выполняется с использованием сварки и болтового соединения. К естественному заземлителю привариваем стальные полосу и болт, а к нему через болтовое соединение присоединяем медный провод.
Примечание:
В случае использования в качестве естественных заземлителей труб срок их службы сокращается за счет протекания по ним токов утечки. Поэтому я рекомендовал бы сделать отдельный контур заземления с использованием искусственных заземлителей.
Если отсутствуют естественные заземлители или конструкция дома деревянная, то нужно выполнить искусственный заземлитель.
Для искусственных заземлителей применяют по последним требованиям круглую стальную заготовку диаметром не менее 16мм или можно стальной уголок размером 50х50х5 мм и длиной 2,5–3,5 м. Их вбивают вертикально в траншею глубиной 0,70 м, оставляя над поверхностью 10 см. Заземлители соединяют между собой по всему контуру, проложенной в траншее полосовой сталью сечением 4х40 мм или круглой сталью диаметром 10–16 мм. Соединения будем выполнять сваркой.
Заземляющий контур подключается к шине PE заземляющим медным проводником сечением не менее 2,5 мм 2 , но не более сечения фазных проводов, полосовой сталью сечением не менее 48 мм 2 и толщиной не менее 4 мм, стальным уголком с толщиной полки не менее 2,5 мм. Все соединения выполняются через болт или сваркой. Так мы обеспечиваем не только непрерывность соединения, но и необходимую площадь соприкосновения. Схема подключения контура заземления показана на рис.4
Рисунок 4. Заземляющий контур в частном доме
Если в хозяйстве имеется подсобное помещение, где установлено несколько силовых приемников, например, токарные станки, и электроснабжение их выполнено четырех- или двухпроводным кабелем, то такое оборудование обязательно заземляем.
В помещении по периметру выполням внутренний контур заземления. Внутренний контур заземления выполняется стальной полосой сечением не менее 24 мм2 и толщиной не менее 3 мм на высоте не менее 0,8 м от уровня пола. Винт заземления на корпусе оборудования соединяем с внутренним контуром заземления помещения стальной полосой 20х5 мм или медным проводом не менее 2,5 мм2 Внутренний контур заземления в свою очередь соединяется с заземлителями (не менее чем в двух точках).
Пример выполнения работ по устройству заземления
Для устройства заземляющего контура делаются расчеты и проект. Весь комплекс решений по заземлению Вашего дома необходимо выполнить согласно расчетам и проекту. Устройство заземляющего контура весьма непростая задача. Придется провести большой объем земляных работ, провести замеры и расчеты электросопротивления почвы на земельном участке, привлечь сварку. Обычно такую работу поручают специалистам, но можно сделать и самим. Контур заземления для экономии материалов и физических сил, лучше выполнить вблизи заземляемого вводного силового распределительного щитка. При выполнении заземляющего устройства потребуются:
- Три куска трехметрового стального уголка (50х50х5 мм) или три стальных стержня диаметром не менее 16 мм, обеспечивающих требуемое сопротивление в зависимости от удельного сопротивления грунта;
- 9 метров стальной полосы (4х40 мм);
- стальная полоса от вводного силового распределительного щитка до контура заземления.
- Копаем траншею шириной 0,5 метров и глубиной 0,7 метров, соединяющую дом с предполагаемым местом устройства контура заземления. Траншея заканчивается равносторонним треугольником 3х3х3 метра.
- В углах треугольника нужно пробурить 3 скважины глубиной примерно 3 метра и забить туда 3 уголка по 3 метра. Если на участке грунт мягкий,то можно воспользоваться кувалдой. Один конец уголка необходимо заточить на точиле, а к другому приварить площадку, и с такими уловками легко забить уголок на 3 метра. Над дном траншеи оставляем 0,01 метра уголка и привариваем к уголкам по периметру стальную полосу. Это будет очаг заземления.
- От контура заземления по дну траншеи к дому прокладываем стальную полосу. Одну сторону полосы прикрепляем сваркой к контуру заземления, а вторую к шине заземления или заземляющему винту вводного силового распределительного щитка.
- Закапываем готовую конструкцию в траншее однородным грунтом. Грунт не должен содержать щебня и строительного мусора. Для уменьшения сопротивления заземляющего устройства к схеме контура заземления можно присоединить металлические столбы забора или металлические опоры. Для соединения контура заземления используем сварку внахлёстку. Места сварки покрывают битумным лаком против коррозии.
Электричество от земли и нулевого провода
Данное явление тоже возникает не от магнитного поля Земли, а вследствие того, что часть тока «стекает» через заземление в часы наибольшего потребления электроэнергии. Большинству пользователей известно, что напряжение для дома подается через 2 проводника: фазный и нулевой. Если имеется третий проводник, присоединенный к хорошему заземляющему контуру, то между ним и нулевым контактом может «гулять» напряжение до 15 В. Этот факт можно зафиксировать, включив меж контактами нагрузку в виде лампочки на 12 В. И что характерно, проходящий из земли на «ноль» ток абсолютно не фиксируется приборами учета.
Воспользоваться таким бесплатным напряжением в квартире затруднительно, поскольку надежного заземления там не найти, трубопроводы таковым считаться не могут. А вот в частном доме, где априори должен быть заземляющий контур, электричество получить можно. Для подключения применяется простая схема: нулевой провод – нагрузка – земля. Некоторые умельцы даже приспособились сглаживать колебания тока трансформатором и присоединять подходящую нагрузку.
Внимание! Не идите на поводу у «добрых» советчиков, предлагающих вместо нулевого проводника использовать фазный! Дело в том, что при подобном подключении фаза и земля дадут вам 220 В, но прикасаться к заземляющей шине смертельно опасно. Особенно это касается «умельцев», проделывающих подобные вещи в квартирах, присоединяя нагрузку к фазе и батарее. Они создают опасность поражения током для всех соседей.
Добыча электроэнергии по методу Белоусова
Большая работа в этой области проделана российским ученым Валерием Белоусовым, занимающимся изучением природы возникновения молний и разработкой эффективной защиты от данного явления. Одновременно он проводит теоретические разработки по вопросам альтернативного получения энергии, в том числе решает задачи, как получить электричество из земли.
Одним из действенных вариантов, отмеченным в научных трудах Белоусова, является так называемое двойное заземление, которое дает реальную возможность решить проблему как добыть из грунта электроэнергию и практически использовать ее в домашних условиях.
