Aproveche la energía de un condensador en el mar

En primer lugar, perdón por mi inglés, no es mi lengua materna.

Planteamiento del problema:

Se coloca un condensador cilíndrico en el mar para que cuando llegue una ola (el agua suba), el agua se convierta en los condensadores dieléctricos, cuando la ola haya pasado (el agua baje) el aire se convierta en el dieléctrico. Entonces, cuando el agua está en su punto más alto, conecto una batería al condensador.

Cuando el agua baja, separo el condensador de la batería, esto crea un sistema aislado en el que la carga permanece constante y puede cambiar la diferencia de potencial entre las placas de los condensadores.

La fuerza de la gravedad hace que el agua que estaba entre las placas de los condensadores baje, por lo que reduce la capacidad de los condensadores. La constante dieléctrica del agua es bastante alta (aproximadamente 81) y el cambio de capacitancia también es bastante alto.

La carga se mantuvo igual, pero la diferencia de potencial entre las placas de los condensadores ha aumentado. Esto significa que la energía en el sistema ha aumentado. Así que encontré una manera de cosechar energía del movimiento de las olas sin mover cuerpos ... pero ...

Explique por qué este sistema en la práctica realmente no puede funcionar.
Piense en cómo hacer que funcione (incluso si con un rendimiento reducido, no se debe considerar cómo hacer que el capacitor permanezca a la misma altura).
Calcule cuánta energía podría generarse con tal dispositivo.

El intento de una solución

Creo que esto no funciona porque el agua de mar no se destila, lo que significa que conduce corriente. Entonces, ahora hay una corriente que fluye a través de las placas de los condensadores que creo que dañaría el condensador. ¿O tal vez la batería se dañaría porque el condensador con agua de mar en el interior hace un cortocircuito?

Para que funcione, creo que sería necesario poner agua destilada en el condensador u otro material aislante y hacer que suba y baje por el condensador gracias al movimiento de las ondas.

No tengo ni idea de cómo estimar cuánta energía podría generarse con un dispositivo de este tipo.

Si no me equivoco, la energía en un condensador cilíndrico se calcula como:

U = \frac{1}{2} C Δ V^{2}

$U = \frac{1}{2}C\Delta V^2$

Entonces pensé en calcular

Uw = energy when the capacitor is filled with water

y entonces

Ua = energy when the capacitor is filled with air

y luego haciendo

Uw-Ua = energy generated by the device

Pero no estoy seguro de que esto sea correcto.

¿Qué piensas?

capacitor

— Maial
fuente

Suena como un modelo perfecto para una estafa de Kickstarter.

— winny

Agua destilada o electrodos aislados.

— JRE

Pero, según recuerdo, la energía se almacena en las placas. Cambiar el dieléctrico cambiará el voltaje pero no la energía (creo). Además, tendrá que comenzar con condensadores cargados. Debería tener cuidado de no descargar demasiado el condensador al recolectar energía.

— JRE

El principio funciona, hay muchas notas de física en la web sobre el trabajo realizado para quitar / insertar un dieléctrico de un condensador cargado. El problema con respecto al agua de mar podría resolverse utilizando un tampón mecánico. En lugar de agua de mar, la ola empujaría / arrastraría agua destilada entre las placas (idea general). Luego puedes lidiar con los caprichos del océano, al igual que los parques eólicos tratan con el viento. En cuanto a la cantidad de energía extraída, eso es relativo a su aplicación.

— isdi

Las placas permanecerán húmedas mientras cae la ola, por lo que pasaría un tiempo relativamente largo antes de que la capacitancia disminuya. Sensación intestinal de minutos al menos antes de un cambio significativo en la capacitancia. Mientras que el período de una ola es de unos 5-10 segundos, no habrá una gran diferencia entre alto y bajo. Pero +1 para una gran descripción y descripción.

— Criggie

Sí, puede convertir la energía de las olas en energía eléctrica de esta manera (pero es terriblemente ineficiente, hay formas mucho mejores de extraer energía de las olas).

Dos ecuaciones cubren lo que estás proponiendo. El primero es la relación entre carga, capacitancia y voltaje:

Q = C \cdot V

$Q = C \cdot V$

El segundo es la relación entre energía, capacitancia y voltaje:

mi = \frac{1}{2} C \cdot V^{2}

$E = \frac{1}{2}C \cdot V^2$

Comience por cargar el condensador que está lleno de agua y luego retire el agua. La primera ecuación nos dice que si la capacitancia disminuye en un factor de 81, entonces el voltaje debe aumentar en el mismo factor, porque en este punto, la carga no puede ir a ninguna parte.

$V^2$

¿De dónde vino esta energía? Se necesita trabajo físico para eliminar un dieléctrico de un condensador cargado. En este caso, la energía potencial de la masa de agua dentro del condensador se redujo cuando la gravedad la sacó durante la parte baja de la onda. Y cuando llega el próximo pico, la energía en la ola empuja el agua contra la gravedad.

Cuando ponga números reales y físicos en los valores de C y V con los que pueda trabajar de manera realista, pronto se dará cuenta de que el poder (energía por tiempo) que puede extraer es minúsculo.

— Dave Tweed
fuente

Por otro lado, esto no tiene partes móviles, e incluso puedes cubrir las placas con lo que sea, siempre que haya espacio entre ellas para el agua. Tal vez alguien podría encontrar una aplicación de nicho para alimentar un sensor pequeño.

— user253751