Современная электроника №5/2024

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 16 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 5 / 2024 Данные в таблице зафиксированы точно , но представлены в сравнитель - но - иллюстративной форме , поскольку в реальности зависят от многих фак - торов биохимического состава почв ( к примеру , количество микроорга - низмов наиболее велико там , где есть и более развитые организмы – черви и др .), температуры почвы и воздуха , времени года , времени суток , влажно - сти , плотности почвы , глубины погру - жения и многих др . факторов . Но даже из такого неинформативного представ - ления легко видеть , что почва может использоваться в качестве источни - ка электроэнергии , а выходные зна - чения тока и напряжения изменчи - вы в зависимости от состояния среды [2–4]. Также в исследованиях нашла подтверждение гипотеза о том , что ско - рость перемещения микроорганизмов в естественной среде ( она зависит от их количества и скорости размноже - ния ) влияет на мощность источника тока MFC ( при увеличении скорости движения микроорганизмов повыша - ется значение тока источника ); таково ещё одно открытие , описанное в [6]. Ограничения и возможности Ограничения можно обозначить в свойствах самой среды , к примеру , эффективное и результативное функ - ционирование рассматриваемых био - генераторов электроэнергии возмож - но в зависимости от климатических особенностей местности ( среды ) при относительно высокой положитель - ной температуре . Технические харак - теристики биоразлагаемых источни - ков электроэнергии также зависят от влажности , плотности и показателя pH среды ( грунта ), её биохимическо - го состава , микроэлементов , насыще - ния калием , азотом и др . В условиях « вечной мерзлоты », климата с отрица - тельными температурами , к примеру , в Арктике или Гренландии такие системы малоэффективны из - за известных замедленных реакций вза - имодействия микроорганизмов в усло - виях замораживания . То же касается относительно сухих сред , таких как пустыни , районы с динамично меня - ющимися формами и ландшафтами грунта на примере зыбучих песков в Мексике и других возможных районах . Загрязнённые почвы , такие как места консолидации мягких , жидких и твёр - дых бытовых отходов ( ТБО ), химиче - ских отходов производства , засорённые кислотами , пластиком , иными ком - позициями и компонентами , сливом моторных масел ( и др .), после которых почва восстанавливается и насыща - ется микроорганизмами инертно – сотни лет , разумеется , мало пригод - ны для рассматриваемых биоэлектри - ческих генераторов энергии . Однако и в таких сложных и загрязнённых человеком условиях есть интересное направление для развития инженер - ной мысли : датчики и источники энер - гии на основе биогенераторов могут являться маркерами состояния среды – нет микроорганизмов , значит , среда загрязнена , соответственно – « удель - ный вес » или условное количество микроорганизмов в среде оказыва - ет определённое влияние на выход - ные характеристики биогенерато - ров ( ток и напряжение ), являющихся тестером или мерой загрязнённости среды . Результат может оценивать - ся электронными контроллерами по выработанной шкале диагностики с использованием цифровых и аналого - вых данных от таких источников тока , помещённых в конкретную среду для диагностики её состояния . Тем не менее в типичных услови - ях большей части территорий суши в мире , в том числе в большинстве климатических зон в нашей стране , рассматриваемые биоэлектронные технологии вполне доступны и пер - спективны , в том числе в сфере очист - ных сооружений – контроля свойств среды с помощью автономного пита - ния от биоразлагаемых элементов и датчиков , при диагностике и биоло - гической очистке сточных вод . Польза инновации для АПК Агропромышленный комплекс – ещё одна сфера , где потенциальная поль - за применения биоэлектрогенераторов и в целом датчиков среды традицион - но востребована . В XXI веке фермеры почти всех стран мира получают дота - ции и субсидии из бюджета , однако в разных странах технологии развиты и внедряются неодинаково . К примеру , в Германии и Финляндии ( как и в др . странах ) источниками возобновляемой электроэнергии ветрогенераторами и солнечными модулями обеспечено более 60% « запросов » всех потребите - лей , включая производственные мощ - ности , и в том же сегменте 80% от всех частных хозяйств имеют ( и уже более 20 лет ) подобные установки с обеспе - чением соответствующей РЭА – пре - образователями и генераторами . Эти данные подтверждаются непосред - ственно авторскими наблюдениями в соответствующих странах . Применя - ют экологичный и « адресный » диффе - ренцированный подход в земледелии , в том числе высокоэффективные стра - тегии повышения урожайности сель - скохозяйственных культур . Техни - ческий подход основан на наличии современной РЭА для точного изме - рения уровней влаги , уровня пита - тельных и загрязняющих веществ в почве для принятия решений о стра - тегии удобрения , в которой в основ - ном рассчитывают на органические вещества , улучшающие здоровье сель - скохозяйственных культур . Это удаёт - ся благодаря активному использова - нию современной электроники для непрерывного сбора данных об окру - жающей среде . То же справедливо в области сохранения животного мира ( флоры и фауны ) и регулирования охо - ты , в том числе промысловой . В этой сфере электронными устройствами оборудованы ( примерно с 2003 года ) многие хозяйства в Европе , а также линии заграждения для безопасности людей и животных вдоль автомобиль - ных трасс и железных дорог с отдель - ными участками для свободной мигра - ции . Так оборудованы в Финляндии не только заповедники , а территории почти повсеместно ; по сути , вся стра - на тысячи озёр , кроме агломераций и городов , – один сплошной заповедник с реализуемым принципом заботы о природе , заложенным в сознании поч - ти каждого гражданина . Эти « линии » для безопасности животных , несмотря на огромную протяжённость , электри - фицированы , снабжены не только дат - чиками движения и устройствами зву - ковой и насыщенной ( яркой ) световой сигнализации , срабатывающими при приближении и контакте с животны - ми – при попытках преодолеть линии заграждения , но и электронными устройствами инфразвукового « отпу - гивания ». Всё это стало возможным благодаря систематическим исследо - ваниям природы и её свойств . Но даже в хозяйствах с развитой инфраструктурой , если требуется раз - местить электронный датчик в усло - виях « дикой природы », на ферме или в заболоченной местности , при - дётся обеспечить электропитание – батарею или использовать энергию солнца , воды , ветра . При этом извест - но , что солнечные панели и модули