Nova tehnologija bežičnog prijenosa energije funkcionira kao Wi-Fi. Bežični prijenos električne energije na daljinu

Otkrio je zakon (kasnije nazvan Amperov zakon po svom otkriću), koji pokazuje da električna struja proizvodi magnetsko polje.

IN 1831 Michael Faraday otkrio je zakon indukcije, važan osnovni zakon elektromagnetizma.

IN 1864 Iste godine Džejms Maksvel je sistematizovao rezultate posmatranja i eksperimenata, proučavao jednačine elektriciteta, magnetizma i optike, stvorio teoriju i sastavio rigorozni matematički opis ponašanja elektromagnetnog polja (vidi Maksvelove jednačine).

IN 1888 Heinrich Hertz je potvrdio postojanje elektromagnetnog polja. " Aparat za stvaranje elektromagnetnog polja Hertz je bio predajnik iskri "radio talasa" i stvarao je talase u mikrotalasnom ili UHF frekvencijskom opsegu.

IN 1891 Nikola Tesla je poboljšao i patentirao (patent broj 454,622; „Sistem električnog osvetljenja“) Hertzian talasni predajnik za napajanje radio frekvencijom.

IN 1893 Nikola Tesla je demonstrirao bežično osvetljenje pomoću fluorescentnih lampi na Svetskoj izložbi održanoj u Čikagu 1893. godine.

IN 1894 Nikola Tesla je bežično upalio fosfornu lampu sa žarnom niti u laboratoriji na Petoj aveniji, a kasnije i u laboratoriji u ulici Hjuston u Njujorku koristeći „elektrodinamičku indukciju“, odnosno bežičnu rezonantnu međusobnu indukciju.

IN 1894 Jagdish Chandra Bose je daljinski zapalio barut, udarivši u zvono, koristeći elektromagnetne valove, pokazujući da se komunikacijski signali mogu slati bežično.

Aleksandar Popov je 25. aprila (7. maja) demonstrirao radio prijemnik koji je izumeo na sastanku odeljenja za fiziku Ruskog fizičko-hemijskog društva.

IN 1895 Bose je odašiljao signal na udaljenosti od oko jedne milje.

2. juna 1896. Guglielmo Marconi prijavio se za pronalazak radija.

IN 1896 Tesla je odašiljao signal na udaljenosti od oko 48 kilometara.

IN 1897 Guglielmo Marconi je prenio tekstualnu poruku Morzeovom azbukom na udaljenosti od oko 6 km koristeći radio predajnik.

IN 1897 Registrovan je prvi Teslin patent o korišćenju bežičnog prenosa.

IN 1899 godine u Kolorado Springsu, Tesla je napisao: „Neuspeh metode indukcije izgleda ogroman u poređenju sa metoda pobuđivanja naboja zemlje i vazduha» .

IN 1900 Guglielmo Marconi nije uspio dobiti patent za izum radija u Sjedinjenim Državama.

IN 1901 Markoni je odašiljao signal preko Atlantskog okeana koristeći Teslin aparat.

IN 1902 Tesla i Reginald Fessenden bili su u sukobu oko američkog patenta broj 21,701 („Sistem za prenos signala (bežično). Selektivno aktiviranje žarulja sa žarnom niti, elektronski logički elementi uopšte”).

IN 1904 godine na Svjetskoj izložbi održanoj u St. Louisu, ponuđena je nagrada za uspješan pokušaj upravljanja motorom vazdušnog broda snagom 0,1 hp (75 W) iz energije koja se prenosi na daljinu na udaljenosti manjoj od 100 stopa (30 m).

IN 1917 Toranj Wardenclyffe, koji je sagradio Nikola Tesla za izvođenje eksperimenata na bežičnom prijenosu velike snage, uništen je.

IN 1926 Shintaro Uda i Hidetsugu Yagi objavili su prvi članak " o podesivom usmjerenom komunikacijskom kanalu s visokim pojačanjem“, dobro poznat kao “Yagi-Uda antena” ili antena “talasnog kanala”.

IN 1945 Semjon Tetelbaum objavio je članak „O bežičnom prenosu električne energije na velike udaljenosti pomoću radio talasa“, u kojem je prvi razmatrao efikasnost mikrotalasne linije za bežični prenos električne energije.

IN 1961 William Brown objavio je članak u kojem istražuje mogućnost prijenosa energije kroz mikrovalne pećnice.

IN 1964 Godine 2009. William Brown i Walter Kronikt, na CBS News-u, demonstrirali su model helikoptera koji je svu potrebnu energiju primao iz mikrotalasnog zraka.

IN 1968 Peter Glaser je predložio korištenje bežičnog prijenosa sunčeve energije iz svemira korištenjem Energy Beam tehnologije. Ovo se smatra prvim opisom orbitalnog elektroenergetskog sistema.

IN 1973 Prvi pasivni RFID sistem na svijetu demonstriran je u Nacionalnoj laboratoriji u Los Alamosu.

IN 1975 Godine 2008. izvedeni su eksperimenti u kompleksu komunikacija dubokog svemira u opservatoriju Goldstone za prijenos snage od desetine kilovata.

• IN 2007 2009. godine istraživački tim na čelu s profesorom Marinom Soljačićem bežično je prenio na udaljenosti od 2 metra energiju dovoljnu da upali sijalicu od 60 vati sa efikasnošću od 40% koristeći dvije zavojnice promjera 60 cm.
• IN 2008 Bombardier je 2009. godine predložio sistem za bežični prijenos energije, nazvan "primove" i namijenjen upotrebi u tramvajima i lakim željezničkim motorima.
• IN 2008 2009. godine, zaposleni u Intelu reproducirali su eksperimente Nikole Tesle 1894. i eksperimente grupe Johna Browna 1988. o bežičnom prijenosu energije na svjetleće žarulje sa užarenim vlaknom sa efikasnošću od 75%.
• IN 2009 U 2009. godini, konzorcij zainteresiranih kompanija pod nazivom Wireless Power Consortium razvio je standard za bežično napajanje niske struje pod nazivom "". Qi je počeo da se koristi u prenosivoj tehnologiji.
• IN 2009 Norveška kompanija Wireless Power & Communication predstavila je 2018. industrijsku baterijsku lampu koju je razvila i koja može bezbedno da radi i da se puni bez kontakta u atmosferi zasićenoj zapaljivim gasom.
• IN 2009 Haier grupa je 2018. godine predstavila prvi potpuno bežični LCD TV na svijetu, zasnovan na istraživanju profesora Marina Soljačića o bežičnom prijenosu energije i bežičnom kućnom digitalnom sučelju (WHDI).
• IN 2011 Ove godine, Wireless Power Consortium je započeo proširenje specifikacija Qi standarda za srednje struje.
• IN 2012 Godine 2006. počeo je sa radom privatni muzej u Sankt Peterburgu “Grand Model Russia” u kojem su minijaturni modeli automobila dobijali bežičnu energiju preko modela površine puta.
• IN 2015 Ove godine su naučnici sa Univerziteta Washington otkrili da se električna energija može prenositi putem Wi-Fi tehnologije.

Tehnologije

Ultrazvučna metoda

Ultrazvučnu metodu prijenosa energije izmislili su studenti Univerziteta Pennsylvania i prvi put je predstavili široj javnosti na izložbi “The All Things Digital” (D9) 2011. godine. Kao i kod drugih metoda bežičnog prijenosa nečega, korišteni su prijemnik i predajnik. Predajnik je emitovao ultrazvuk; prijemnik je zauzvrat pretvarao ono što se čulo u električnu energiju. U trenutku prezentacije, udaljenost prijenosa je dostizala 7-10 metara, te je bila neophodna direktna vidljivost prijemnika i predajnika. Prenošeni napon je dostigao 8 volti; rezultujuća struja se ne prijavljuje. Korištene ultrazvučne frekvencije nemaju efekta na ljude. Također nema informacija o negativnim efektima ultrazvučnih frekvencija na životinje.

Metoda elektromagnetne indukcije

Bežični prijenos energije putem elektromagnetne indukcije koristi elektromagnetno polje bliskog polja na udaljenostima od oko jedne šestine valne dužine. Energija bliskog polja sama po sebi nije radijativna, ali se javljaju neki gubici zračenja. Osim toga, u pravilu se javljaju i otporni gubici. Zahvaljujući elektrodinamičkoj indukciji, izmjenična električna struja koja teče kroz primarni namotaj stvara naizmjenično magnetsko polje, koje djeluje na sekundarni namotaj, indukujući u njemu električnu struju. Da bi se postigla visoka efikasnost, interakcija mora biti prilično bliska. Kako se sekundarni namotaj udaljava od primarnog, sve više i više magnetnog polja ne dopire do sekundarnog namotaja. Čak i na relativno kratkim udaljenostima, induktivna sprega postaje krajnje neefikasna, trošeći većinu prenesene energije.

Električni transformator je najjednostavniji uređaj za bežični prijenos energije. Primarni i sekundarni namotaji transformatora nisu direktno povezani. Prijenos energije odvija se kroz proces poznat kao međusobna indukcija. Glavna funkcija transformatora je povećanje ili smanjenje primarnog napona. Beskontaktni punjači za mobilne telefone i električne četkice za zube primjeri su korištenja principa elektrodinamičke indukcije. Indukcijski štednjaci također koriste ovu metodu. Glavni nedostatak metode bežičnog prijenosa je izuzetno mali domet. Prijemnik mora biti u neposrednoj blizini odašiljača kako bi mogao učinkovito komunicirati s njim.

Upotreba rezonancije neznatno povećava domet prijenosa. Sa rezonantnom indukcijom, predajnik i prijemnik su podešeni na istu frekvenciju. Performanse se mogu dodatno poboljšati promjenom valnog oblika kontrolne struje iz sinusoidnog u nesinusoidne tranzijentne valne oblike. Impulsni prijenos energije odvija se u nekoliko ciklusa. Na ovaj način, značajna snaga se može prenijeti između dva međusobno podešena LC kola sa relativno niskim koeficijentom sprege. Odašiljački i prijemni namotaji u pravilu su jednoslojni solenoidi ili ravna spirala sa setom kondenzatora koji omogućavaju da se prijemni element podesi na frekvenciju predajnika.

Uobičajena primjena rezonantne elektrodinamičke indukcije je punjenje baterija prijenosnih uređaja, kao što su laptop računari i mobilni telefoni, medicinski implantati i električna vozila. Tehnika lokaliziranog punjenja koristi odabir odgovarajućeg prijenosnog namotaja u strukturi višeslojnog niza namotaja. Rezonancija se koristi i u panelu za bežično punjenje (predajni krug) i u modulu prijemnika (ugrađen u opterećenje) kako bi se osigurala maksimalna efikasnost prijenosa energije. Ova tehnika prijenosa je prikladna za univerzalne bežične jastučiće za punjenje za punjenje prijenosne elektronike kao što su mobilni telefoni. Tehnika je usvojena kao dio Qi standarda bežičnog punjenja.

Rezonantna elektrodinamička indukcija koristi se i za napajanje uređaja koji nemaju baterije, kao što su RFID oznake i beskontaktne pametne kartice, kao i za prijenos električne energije od primarnog induktora do spiralnog rezonatora Teslinog transformatora, koji je ujedno i bežični predajnik. električne energije.

Elektrostatička indukcija

Laserska metoda

U slučaju da se valna dužina elektromagnetnog zračenja približi vidljivom području spektra (od 10 μm do 10 nm), energija se može prenijeti pretvaranjem u laserski snop, koji se potom može usmjeriti na fotoćeliju prijemnika.

Laserski prijenos energije ima niz prednosti u odnosu na druge metode bežičnog prijenosa:

• prijenos energije na velike udaljenosti (zbog malog ugla divergencije između uskih zraka monokromatskog svjetlosnog vala);
• jednostavnost upotrebe za male proizvode (zbog male veličine lasera u čvrstom stanju - fotoelektrične poluvodičke diode);
• odsustvo radio frekvencijskih smetnji za postojeće komunikacione uređaje, kao što su Wi-Fi i mobilni telefoni (laser ne stvara takve smetnje);
• mogućnost kontrole pristupa (električnu energiju mogu primati samo prijemnici osvijetljeni laserskim snopom).

Ova metoda također ima niz nedostataka:

• Pretvaranje niskofrekventnog elektromagnetnog zračenja u visokofrekventno zračenje, koje je svjetlo, je neefikasno. Pretvaranje svetlosti nazad u električnu energiju je takođe neefikasno, jer efikasnost solarnih ćelija dostiže 40-50%, iako je efikasnost pretvaranja monohromatskog svetla mnogo veća od efikasnosti solarnih panela;
• gubici u atmosferi;
• potreba za linijom vidljivosti između predajnika i prijemnika (kao kod mikrovalnog prijenosa).

Tehnologija prijenosa energije lasera je prethodno prvenstveno bila istražena u razvoju novih sistema naoružanja i avio-industriji, a trenutno se razvija za komercijalne i potrošačke elektronike u aplikacijama male snage. Sistemi bežičnog prijenosa energije za potrošačke primjene moraju ispunjavati zahtjeve za sigurnost lasera iz IEC 60825. Da bi se bolje razumjeli laserski sistemi, treba uzeti u obzir da širenje laserskog zraka mnogo manje ovisi o ograničenjima difrakcije, jer prostorno i spektralno usklađivanje laserskih karakteristika omogućava povećati radnu snagu i udaljenost jer talasna dužina utiče na fokusiranje.

NASA-in centar za istraživanje letova Dryden demonstrirao je let lake bespilotne letjelice koju pokreće laserski snop. Time je dokazana mogućnost periodičnog punjenja putem laserskog sistema bez potrebe za sletanjem aviona.

Naizmjenična struja se može prenositi kroz slojeve atmosfere s atmosferskim pritiskom manjim od 135 mmHg. Art. Struja teče elektrostatičkom indukcijom kroz donji dio atmosfere otprilike 2-3 milje (3,2-4,8 kilometara) iznad nivoa mora i fluksom jona, odnosno električnom provodljivošću, kroz jonizirano područje koje se nalazi iznad 5 km. Intenzivni vertikalni snopovi ultraljubičastog zračenja mogu se koristiti za jonizaciju atmosferskih plinova direktno iznad dva uzdignuta terminala, što rezultira formiranjem plazma visokonaponskih dalekovoda koji vode direktno do provodnih slojeva atmosfere. Kao rezultat, između dva uzdignuta terminala formira se tok električne struje, koji prolazi do troposfere, kroz nju i nazad do drugog terminala. Električna provodljivost kroz slojeve atmosfere omogućena je kapacitivnim pražnjenjem plazme u jonizovanoj atmosferi.

Nikola Tesla je otkrio da se električna energija može prenositi i kroz zemlju i kroz atmosferu. U toku svog istraživanja postigao je paljenje lampe na umjerenim udaljenostima i snimio prijenos električne energije na velike udaljenosti. Toranj Wardenclyffe zamišljen je kao komercijalni projekat za transatlantsku bežičnu telefoniju i postao je prava demonstracija mogućnosti bežičnog prijenosa energije na globalnoj razini. Instalacija nije završena zbog nedovoljnih finansijskih sredstava.

Zemlja je prirodni provodnik i čini jedno provodno kolo. Povratna petlja se odvija kroz gornju troposferu i donju stratosferu na nadmorskoj visini od oko 4,5 milja (7,2 km).

Globalni sistem za prenos električne energije bez žica, takozvani “Worldwide Wireless System”, zasnovan na visokoj električnoj provodljivosti plazme i visokoj električnoj provodljivosti zemlje, predložio je Nikola Tesla početkom 1904. godine i mogao je biti uzrok tunguskog meteorita, koji je nastao kao rezultat "kratkog spoja" između nabijene atmosfere i zemlje.

Svjetski bežični sistem

Rani eksperimenti poznatog srpskog pronalazača Nikole Tesle ticali su se širenja običnih radio talasa, odnosno Hercovih talasa, elektromagnetnih talasa koji se šire u svemiru.

Nikola Tesla je 1919. pisao: „Smatra se da sam počeo da radim na bežičnom prenosu 1893. godine, a zapravo sam prethodne dve godine vršio istraživanje i konstruisao opremu. Bilo mi je jasno od samog početka da se nizom radikalnih odluka može postići uspjeh. Prvo su morali biti stvoreni visokofrekventni oscilatori i električni oscilatori. Njihova energija je morala biti pretvorena u efikasne predajnike i primljena na daljinu odgovarajućim prijemnicima. Takav sistem bi bio efikasan ako bi isključio bilo kakvo vanjsko uplitanje i osigurao njegovu potpunu ekskluzivnost. S vremenom sam, međutim, shvatio da uređaji ove vrste moraju djelotvorno raditi, moraju biti dizajnirani uzimajući u obzir fizička svojstva naše planete."

Jedan od uslova za stvaranje svetskog bežičnog sistema je izgradnja rezonantnih prijemnika. Kao takvi se mogu koristiti uzemljeni spiralni rezonator Tesline zavojnice i povišeni terminal. Tesla je lično više puta demonstrirao bežični prenos električne energije od predajnog do prijemnog Teslinog zavojnice. Ovo je postalo dio njegovog sistema bežičnog prijenosa (američki patent br. 1119732, 18. januar 1902., “Aparat za prijenos električne energije”). Tesla je predložio instaliranje više od trideset primopredajnih stanica širom svijeta. U ovom sistemu, prijemni kalem deluje kao opadajući transformator sa velikom izlaznom strujom. Parametri predajne zavojnice su identični prijemnoj zavojnici.

Cilj Teslinog svetskog bežičnog sistema bio je da kombinuje prenos energije sa radio emitovanjem i usmerenim bežičnim komunikacijama, čime bi se eliminisala potreba za brojnim visokonaponskim dalekovodima i olakšalo međusobno povezivanje električnih generatora na globalnom nivou.

vidi takođe

• WiTricity

Bilješke

1. "Električnost na Kolumbijskoj izložbi", John Patrick Barrett. 1894, str. 168-169 (engleski)
2. Eksperimenti s naizmjeničnim strujama vrlo visoke frekvencije i njihova primjena na metode umjetnog osvjetljenja, AIEE, Columbia College, N.Y., 20. maja 1891. (engleski)
3. Eksperimenti sa naizmeničnim strujama visokog potencijala i visoke frekvencije, IEE adresa, London, februar 1892.
4. On Svjetlo i Ostalo Visokofrekventni Fenomeni, Franklin Institut, Philadelphia, Februar 1893 i Nacionalna Električna Svjetlost A. Louis, mart 1893
5. The Work of Jagdish Chandra Bose: 100 years mm-wave istraživanja (engleski)
6. Jagadish Chandra Bose (engleski)
7. Nikola Tesla o radu sa naizmeničnim strujama i njihovoj primeni u bežičnoj telegrafiji, telefoniji i prenosu energije, pp. 26-29. (engleski)
8. 5. juna 1899. Nikola Tesla Colorado Proljeće Note 1899-1900, Nolit, 1978 (engleski)
9. Nikola Tesla: Vođeno oružje i kompjuterska tehnologija (engleski)
10. Električar(London), 1904. (engleski)
11. Skeniranje prošlost: A Istorija elektrotehnike iz prošlosti, Hidetsugu Yagi
12. Tetelbaum S. I. O bežičnom prijenosu električne energije na velike udaljenosti pomoću radio valova // Električna energija. - 1945. - br. 5. - str. 43-46.
13. Kostenko A. A. Kvazioptika: povijesna pozadina i moderni razvojni trendovi // Radiofizika i radioastronomija. - 2000. - T. 5, br. 3. - str. 231.
14. A pregled elementa snage prenosa mikrotalasnim snopom, 1961. IRE Int. Konf. Rec., vol.9, part 3, pp.93-105 (engleski)
15. IEEE Mikrotalasna Teorija i Tehnike, Bill Brownova Distinguished Karijera (engleski)
16. Power from the Sun: Its Future, Science Vol. 162, str. 957-961 (1968)
17. Solar Power Satellite patent (engleski)
18. Istorija RFID
19. Svemir Solarna Energija Inicijativa
20. Bežični prijenos snage za solarni elektroenergetski satelit (SPS) (drugi nacrt od N. Shinohare), Space Solarna elektroenergetska radionica, Georgia Institute za tehnologiju
21. W. C. Brown: Istorija prenosa energije radio talasima: Mikrotalasna teorija i tehnike, IEEE Transactions u septembru 1984, v. 32 (9), pp. 1230-1242 (engleski)
22. Bežični Prenos snage preko Jako spojenih magnetnih rezonancija(engleski) . Nauka (7. jun 2007). Pristupljeno 6. septembra 2010. Arhivirano 29. februara 2012.,
    Pokrenut je novi način bežičnog prijenosa električne energije (ruski). MEMBRANA.RU (8. jun 2007.). Pristupljeno 6. septembra 2010. Arhivirano 29. februara 2012.
23. Bombardier PRIMOVE Tehnologija
24. Intel imagines bežično napajanje za vaš laptop (engleski)
25. bežična električna specifikacija približava se kraju
26. Global Qi Standard Powers Up Bežično Punjenje - HONG KONG, sept. 2 /PRNewswire/
27. TX40 i CX40, Ex odobreno Spajalica i punjač
28. Haier-ov bežični HDTV nedostaju žice, svelte profil (video) (engleski) ,
    Bežična struja zadivila je svoje kreatore (ruski). MEMBRANA.RU (16. februar 2010.). Pristupljeno 6. septembra 2010.

Ovo nije prvi put da kućanski aparati napajani nematerijalnim sredstvima, oslobođeni električnih žica, uzbuđuju umove pronalazača. Ali sada su stručnjaci došli do toga da podučavaju komercijalne usisivače, podne lampe, televizore, automobile, implantate, mobilne robote i laptopove kako efikasno i bezbedno primaju struju iz bežičnog izvora.

Nedavno je tim naučnika sa Massachusetts Institute of Technology (MIT), predvođen Marinom Soljačićem, napravio još jedan korak ka pretvaranju tehnologije bežične električne energije iz laboratorijskog "trika" u tehnologiju koja se može replicirati. Sasvim neočekivano, otkrili su efekat koji im omogućava da povećaju efikasnost prenosa. Ali prije nego što pričamo o novom eksperimentu, vrijedi napraviti digresiju.

U ovom slučaju, kao nosilac energije koristi se blisko magnetsko polje, koje oscilira na visokoj frekvenciji od nekoliko megaherca. Za prijenos su potrebne dvije magnetne zavojnice, podešene na istu rezonantnu frekvenciju. Znanstvenici upoređuju prijenos energije između njih s uništavanjem staklenog stakla koji rezonira kada ono "čuje" zvuk strogo određene frekvencije.

Idealizirane (na ovoj slici) magnetne zavojnice (žute), okružene svojim poljima (crveno i plavo), prenose energiju jedna drugoj na udaljenosti D, mnogo puta većoj od veličine samih zavojnica. To je ono što naučnici nazivaju rezonantnom magnetnom spregom (ili spregom) - Resonant Magnetic Coupling (ilustracija WiTricity).

Kao rezultat interakcije kalemova, dobija se ono što se naziva "Bežična električna energija" (WiTricity). Inače, ova riječ je zaštitni znak koji pripada istoimenoj korporaciji, koju su osnovali Soljachich i niz njegovih kolega sa MIT-a. Korporacija ukazuje da se ovaj izraz odnosi samo na njenu tehnologiju i proizvode kreirane na njoj. Ljubazno vas molimo da ne koristite "whitecity" kao sinonim za bežični prijenos energije općenito.

Izumitelji također traže da se WiTricity ne miješa s prijenosom energije putem elektromagnetnih valova: kažu da je nova metoda "ne-radijativna".

I još nekoliko važnih "ne" koje su naznačili kreatori. WiTricity nije analog transformatora s namotima razdvojenim za nekoliko metara (potonji u ovom slučaju prestaje raditi). Ovo nije poboljšana električna četkica za zube: iako se može puniti bez električnog kontakta, ona i dalje zahtijeva postavljanje u "dock" kako bi se induktivni namotaji za prijenos i prijem približili udaljenosti od milimetra. "Whitecity" nije mikrovalna pećnica koja može spržiti živi objekt, jer pulsirajuće magnetsko polje koje djeluje u WiTricity sistemu ne djeluje na osobu. Konačno, "Bežična struja" nije čak ni Teslin "misteriozni i strašni" toranj Wardenclyffe, kojim je veliki pronalazač namjeravao pokazati prijenos energije na velike udaljenosti.

Prvi eksperiment bežičnog prijenosa energije metodom WiTricity do sijalice od 60 vati, udaljene više od dva metra od izvora, Marin i njegove kolege izveli su 2007. godine. Efikasnost je bila niska - oko 40%, ali i tada su pronalazači ukazali na opipljivu prednost novog proizvoda - sigurnost.

Polje koje se koristi u sistemu je 10 hiljada puta slabije od onoga što vlada u jezgru skenera za magnetnu rezonancu. Dakle, ni živi organizmi, ni medicinski implantati, ni pejsmejkeri i druga osjetljiva oprema ove vrste, niti potrošačka elektronika ne mogu osjetiti djelovanje ovog polja.

Glavni autori WiTricityja: Marin Soljačić (lijevo), Aristeidis Karalis i John Joannopoulos. Desno: dijagram strujnog kola WiTricity. Predajni kalem (lijevo) je utaknut u utičnicu. Prijem - priključen na potrošača. Linije magnetnog polja prve zavojnice (plave boje) mogu se savijati oko relativno malih provodnih prepreka (i uopće ne primjećuju drvo, tkaninu, staklo, beton ili osobu), uspješno prenoseći energiju (žute linije) na prijemni prsten (fotografija MIT / Donna Coveney, ilustracija WiTricity).

Sada su Soljachich i njegovi saradnici otkrili da na efikasnost WiTricity sistema utiču ne samo veličina, geometrija i podešavanje zavojnica, kao i udaljenost između njih, već i broj potrošača. Na prvi pogled paradoksalno, međutim, dva prijemna uređaja postavljena na udaljenosti od 1,6 do 2,7 metara s obje strane odašiljačke “antene” pokazala su 10% bolju efikasnost nego kada bi se komunikacija odvijala samo između jednog izvora i potrošača, kao što je to bio slučaj. u prethodnim eksperimentima.

Štaviše, poboljšanje je uočeno bez obzira kolika je efikasnost bila za parove predajnik-prijemnik odvojeno. Naučnici sugerišu da će se daljim dodavanjem novih potrošača efikasnost dodatno povećati, iako još nije sasvim jasno koliko. (Detalji eksperimenta su otkriveni u Applied Physics Letters.)

Predajna zavojnica u novom eksperimentu imala je površinu od 1 kvadratni metar, a prijemna zavojnica je imala samo 0,07 m 2 svaki. I ovo je također zanimljivo: glomaznost "prijemnika" u prethodnim eksperimentima dovela je u pitanje želju proizvođača opreme da svoju opremu opremi takvim sistemima - teško da biste voljeli laptop sa samopunjačem, čija je jedinica WiTricity uporediva u veličine samog računara.

Lijevo: 1 – posebno kolo pretvara običnu naizmjeničnu struju u visokofrekventnu struju, napaja prijenosni kalem koji stvara oscilirajuće magnetsko polje. 2 – prijemni kalem u potrošačkom uređaju mora biti podešen na istu frekvenciju. 3 – rezonantna veza između zavojnica pretvara magnetno polje nazad u električnu struju, koja napaja sijalicu.
Desno: Prema autorima sistema, jedan kalem u plafonu može da snabdeva energijom sve aparate i uređaje u prostoriji - od nekoliko lampi i televizora do laptopa i DVD plejera (ilustracija WiTricity).

Ali najvažnije je da efekat poboljšanja ukupne efikasnosti uz rad sa nekoliko potrošača istovremeno znači zeleno svjetlo za Soljachichov plavi san - kuću ispunjenu raznolikom opremom koja prima energiju od nevidljivih "neemitujućih emitera" skrivenih u plafoni ili zidovi prostorija.

Ili možda ne samo u sobama, već i u garaži? Naravno, električni automobil možete puniti na uobičajen način. Ali ljepota WiTricity-a je u tome što ne morate ništa nigdje povezati, pa čak i zapamtiti to - teoretski, sam automobil se može naučiti po dolasku u garažu (ili na parking kompanije) da pošalje "zahtjev" na sistema i napunite bateriju iz magnetne zavojnice postavljene u podu.

Inače, u nekim eksperimentima, stručnjaci za WiTricity povećali su snagu prijenosa na tri kilovata (i, zapamtite, počeli su sa sijalicom od 60 vati). Efikasnost varira u zavisnosti od čitavog skupa parametara, međutim, prema navodima korporacije, sa dovoljno bliskim zavojnicama može da pređe 95%.

Nije teško pretpostaviti da bi obećavajuća metoda prijenosa električne energije preko nekoliko brojila bez žica i potrebe za usmjeravanjem nekakvih „snopova snage“ trebala biti od interesa za širok krug kompanija. Neki već samostalno rade u tom pravcu.

Na primjer, polazeći od principa koje su potvrdili i testirali Soljachich i njegove kolege, Intel sada razvija svoju modifikaciju rezonantnog prijenosa energije - Wireless Resonant Energy Link (WREL). Još 2008. godine kompanija je postigla briljantne rezultate u ovoj oblasti, pokazujući „magnetni“ prenos struje sa efikasnošću od 75%.

Jedna od eksperimentalnih instalacija Intel WREL, koja bežično prenosi snagu (zajedno sa audio signalom) sa MP3 plejera na mali zvučnik (fotografija sa gizmodo.com).

Sony sada provodi vlastite eksperimente, reproducirajući eksperimente fizičara sa Massachusetts Institute of Technology.

No, Soljačić je uvjeren da njegova inovacija neće biti izgubljena među proizvodima njegovih kolega konkurenata. Na kraju krajeva, pioniri tehnologije su to maksimalno iskoristili i spremni su za njeno dubinsko proučavanje i poboljšanje. Na primjer, postavljanje čak i par zavojnica nije tako jednostavno kao što se čini na prvi pogled. Naučnik je izvodio eksperimente u laboratoriji nekoliko godina zaredom prije nego što je izgradio sistem koji radi zaista pouzdano.

Demonstracioni uzorak LCD ekrana koji prima električnu energiju kroz prvi prototip WiTricity kompleta za domaćinstvo. Predajna zavojnica leži na podu, prijemna zavojnica je na stolu (foto WiTricity).

"Wireless Electricity", prema njegovim autorima, prvobitno je trebao biti OEM proizvod. Stoga u budućnosti možemo očekivati ​​pojavu ove tehnologije u proizvodima drugih kompanija.

A već je pokrenut probni balon prema potencijalnim potrošačima. U januaru na sajmu CES 2010 u Las Vegasu, kineska kompanija Haier pokazala je prvi na svijetu potpuno bežični HDTV. Ne samo da je video signal sa plejera bio prenošen na njegov ekran preko vazduha (za šta je korišćen standard bežičnog kućnog digitalnog interfejsa, koji je zvanično rođen samo mesec dana ranije), već i napajanje. Ovo posljednje je osigurala upravo WiTricity tehnologija.

Soljachichova kompanija također pregovara sa proizvođačima namještaja o ugradnji kotura u stolove i zidove ormara. Prva najava serijskog proizvoda od WiTricity partnera očekuje se do kraja 2010. godine.

Općenito, stručnjaci predviđaju pojavu pravih bestselera na tržištu - novih proizvoda s ugrađenim WiTricity prijemnikom. Štaviše, niko još ne može sa sigurnošću reći kakve će to stvari biti.

Haier je jedan od najvećih svjetskih proizvođača potrošačke elektronike. Nije iznenađujuće što su se njegovi inženjeri zainteresovali za mogućnost kombinovanja najnovijih tehnologija za bežični prenos HDTV signala i bežičnog napajanja, pa su čak uspeli da prvi pokažu takav uređaj na delu (fotografije engadget.com, gizmodo .com).

Zanimljivo je da je priča o WiTricityju započela prije nekoliko godina nizom nesretnih Marinovih buđenja. Nekoliko puta tokom mjesec dana probudio ga je zvuk mrtvog telefona koji ga je pitao da "jede". Naučnik koji je na vrijeme zaboravio spojiti mobilni telefon na utičnicu bio je iznenađen: zar nije smiješno što se telefon nalazi nekoliko metara od električne mreže, ali ne može primiti ovu energiju. Nakon što se ponovo probudio u tri sata ujutro, Soljachich je pomislio: bilo bi sjajno kada bi se telefon mogao sam pobrinuti za punjenje.

Imajte na umu da ne govorimo odmah o novoj verziji "prostora" za punjenje džepnih uređaja. Takvi sistemi rade samo ako je uređaj postavljen direktno na „prostirku“, a za zaboravne ljude to nije ništa bolje od jednostavnog uključivanja žice u utičnicu. Ne, telefon je morao dobiti struju bilo gdje u sobi, pa čak i u stanu, i nije bilo važno da li ste ga bacili na sto, sofu ili prozorsku dasku.

Ovdje obična elektromagnetna indukcija, usmjereni mikrotalasni zraci i "oprezni" infracrveni laseri nisu bili prikladni. Marin je počeo tražiti druge opcije. Teško da je tada mogao pomisliti da će ga nakon nekog vremena pištajući i „gladni“ telefon dovesti do stvaranja vlastite kompanije i pojave tehnologije sposobne da „dođe na naslovnice“ i, što je još važnije, da bude interesantna industrijskim partnerima.

Dodajmo da je izvršni direktor korporacije, Eric Giler, jednom pobliže govorio o principima, povijesti i budućnosti WiTricityja.

Od kada je čovjek otkrio elektricitet, mnogi naučnici pokušavaju da prouče zadivljujući fenomen struja i povećaju efektivnu efikasnost, provodeći brojne eksperimente i izmišljajući modernije materijale s poboljšanim svojstvima prijenosa energije sa nultim otporom. Najperspektivniji pravac u takvom naučnom radu je bežični prijenos električne energije na velike udaljenosti i uz minimalne troškove transporta. Ovaj članak razmatra metode prijenosa energije na daljinu, kao i vrste uređaja za takve radnje.

Bežični prijenos energije je način transporta u kojem se ne koriste provodnici ili mreže kablova, a struja se prenosi na znatnu udaljenost do potrošača s maksimalnim efektivnim faktorom snage kroz zrak. Za to se koriste uređaji za proizvodnju električne energije, kao i predajnik koji akumulira struju i raspršuje je u svim smjerovima, kao i prijemnik sa uređajem koji troši. Prijemnik prima elektromagnetne valove i polja i, koncentrišući ih na kratak dio provodnika, prenosi energiju na lampu ili bilo koji drugi uređaj određene snage.

Postoje mnoge metode bežičnog prenosa električne energije, koje su mnogi naučnici izmislili u procesu proučavanja struja, ali je Nikola Tesla postigao najveće rezultate u praktičnom smislu. Uspio je da napravi predajnik i prijemnik koji su međusobno udaljeni 48 kilometara. Ali u to vrijeme nije bilo tehnologija koje bi mogle prenositi električnu energiju na takvu udaljenost s koeficijentom iznad 50%. S tim u vezi, naučnik je izrazio velike izglede ne za prijenos gotove proizvedene energije, već za generiranje struje iz Zemljinog magnetskog polja i korištenje za domaće potrebe. Transport takve električne energije morao je da se vrši bežično, prenosom kroz magnetna polja.

Metode bežičnog prijenosa električne energije

Većina teoretičara i praktičara koji proučavaju rad električne struje predložili su svoje metode prijenosa na daljinu bez upotrebe provodnika. Na početku ovakvih istraživanja, mnogi naučnici su pokušali da pozajme praksu iz principa rada radija koji se koriste za prenos Morzeovog koda ili kratkotalasnog radija. Ali takve tehnologije se nisu opravdale, jer je trenutna disipacija bila premala i nije mogla pokriti velike udaljenosti, štoviše, prijenos električne energije putem radio valova bio je moguć samo pri radu s malim snagama, koje nisu bile u stanju pokrenuti ni najjednostavniji mehanizam. .

Kao rezultat eksperimenata, otkriveno je da su mikrovalni valovi najpogodniji za prijenos električne energije bez žice, jer imaju stabilniju konfiguraciju i napon, a također gube mnogo manje energije kada se rasipaju od bilo koje druge metode.

Po prvi put ovu metodu je mogao uspješno primijeniti izumitelj i dizajner William Brown, koji je modelirao leteću platformu koja se sastoji od metalne platforme s motorom snage oko 0,1 konjske snage. Platforma je napravljena u obliku prijemne antene sa mrežom koja je hvatala mikrotalasne talase, koje je prenosio posebno dizajnirani generator. Samo četrnaest godina kasnije, isti dizajner je predstavio letjelicu male snage koja je primala energiju od predajnika na udaljenosti od 1,6 kilometara, a struja se prenosila u koncentrisanom snopu putem mikrotalasnih talasa. Nažalost, ovaj rad nije imao široku primjenu, jer u to vrijeme nije bilo tehnologija koje bi ovom metodom mogle osigurati transport visokonaponske struje, iako je efikasnost prijemnika i generatora bila veća od 80%.

Američki naučnici su 1968. godine razvili projekat, podržan naučnim radom, koji je predložio postavljanje velikih solarnih panela u nisku Zemljinu orbitu. Prijemnici energije morali su biti usmjereni prema suncu, a uređaji za skladištenje struje su bili smješteni u njihovoj bazi. Nakon što je apsorbirala sunčevo zračenje i transformisala ga u mikrotalasne ili magnetne talase, struja je putem posebnog uređaja usmeravana na tlo. Prijem je morao biti izveden posebnom antenom velike površine, podešenom na određeni val i pretvarajući valove u jednosmjernu ili naizmjeničnu struju. Takav sistem je visoko cijenjen u mnogim zemljama kao obećavajuća alternativa modernim izvorima električne energije.

Bežično napajanje električnog automobila

Mnogi proizvođači automobila koji rade na električnu struju razvijaju alternativno punjenje automobila bez povezivanja na mrežu. Veliki uspjeh u ovoj oblasti postigla je tehnologija punjenja vozila sa posebne površine puta, kada je automobil dobijao energiju iz premaza napunjenog magnetnim poljem ili mikrovalnim valovima. Ali takvo dopunjavanje bilo je moguće samo ako udaljenost između ceste i prijemnog uređaja nije veća od 15 centimetara, što nije uvijek izvodljivo u modernim uvjetima.

Ovaj sistem je u fazi razvoja, pa se može pretpostaviti da će se ovaj vid prenosa snage bez provodnika tek razvijati i, moguće, uvesti u savremenu transportnu industriju.

Savremeni razvoj prenosa energije

U modernim realnostima bežična električna energija ponovo postaje relevantna oblast u proučavanju i dizajnu uređaja. Postoje najperspektivniji načini za razvoj bežičnog prijenosa energije, koji uključuju:

1. Upotreba električne energije u planinskim područjima, u slučajevima kada nije moguće položiti noseće kablove do potrošača. Uprkos proučavanju pitanja električne energije, postoje mjesta na zemlji gdje nema struje, a ljudi koji tamo žive ne mogu uživati ​​u takvim blagodatima civilizacije. Naravno, tamo se često koriste autonomni izvori energije, poput solarnih panela ili generatora, ali ovaj resurs je ograničen i ne može u potpunosti zadovoljiti potrebe;
2. Neki proizvođači modernih kućanskih aparata već uvode uređaje za bežični prijenos energije u svoje proizvode. Na primjer, na tržištu se nudi posebna jedinica koja se spaja na električnu mrežu i pretvaranjem jednosmjerne struje u mikrovalne valove prenosi ih na okolne uređaje. Jedini uslov za korišćenje ovog uređaja je da kućni aparat ima prijemni uređaj koji ove talase pretvara u jednosmernu struju. U prodaji su televizori koji u potpunosti rade na bežičnoj energiji primljenoj od predajnika;
3. Za vojne potrebe, u većini slučajeva u sektoru odbrane, postoje razvoji komunikacionih uređaja i drugih pomoćnih uređaja.

Veliki proboj u ovoj oblasti tehnologije dogodio se 2014. godine, kada je grupa naučnika razvila uređaj za bežično generisanje i primanje energije na daljinu, koristeći sistem sočiva postavljenih između predajnog i prijemnog namotaja. Ranije se vjerovalo da je prijenos struje bez vodiča moguć na udaljenosti koja ne prelazi veličinu uređaja, pa je bila potrebna ogromna struktura za prijenos električne energije na velike udaljenosti. Ali moderni dizajneri su promijenili princip rada ovog uređaja i stvorili odašiljač koji šalje ne mikrovalne valove, već magnetska polja niskih frekvencija. U tom slučaju elektroni ne gube snagu i prenose se na daljinu u koncentriranom snopu, štoviše, potrošnja energije je moguća ne samo spajanjem na prijemni dio, već i jednostavnim nalaskom u zonu djelovanja polja.

Za tvoju informaciju. Tehnolozi planiraju da mobilni telefon ili tablet računar budu prvi uređaj koji će primati bežičnu energiju, a razvoj takvog sistema je već u toku.

Najperspektivniji pravci

Bežičnu električnu energiju neprestano proučavaju mnogi fizičari, razmatraju se najperspektivniji pravci u ovoj oblasti, koji uključuju:

1. Puni mobilne uređaje bez povezivanja na kabl;
2. Snabdijevanje bespilotnih letjelica je oblast koja će biti veoma tražena kako u civilnoj tako i u vojnoj industriji, jer se takvi uređaji u posljednje vrijeme sve češće koriste u različite svrhe.

Sama procedura prenošenja podataka na daljinu bez upotrebe žica se prije nekog vremena smatrala probojom u fizici i energetskim istraživanjima, a sada to više nikoga ne iznenađuje i svima je postalo dostupno. Zahvaljujući savremenom tehnološkom razvoju i razvoju, transport električne energije ovom metodom postaje stvarnost i može se oživjeti.

Video

Problem prijenosa energije na daljinu još uvijek nije riješen. Iako je postavljen na prijelazu stoljeća. Prvi koji je uspeo da ostvari ovaj san bio je Nikola Tesla: „Prenos energije bez žica nije teorija i nije samo verovatnoća, kako većina ljudi misli, već je fenomen koji sam eksperimentalno demonstrirao dugi niz godina. Ideja sama po sebi nije mi se pojavila odmah, već kao rezultat dugog i postepenog razvoja, i postala je logična posljedica mojih istraživanja, koja su uvjerljivo demonstrirana 1893. godine, kada sam prvi put predstavio svijetu shemu svog sistema bežičnog prijenosa energije za sve vrste namjena.Moji eksperimenti sa strujama visoke frekvencije prvi su javno objavljeni i izazvali su veliko zanimanje zbog mogućnosti koje su otvarali i zadivljujuće prirode samih pojava.Nekoliko stručnjaka koji poznaju moderne aparate će cijeniti težina zadatka kada sam imao na raspolaganju primitivne uređaje."

Nikola Tesla je 1891. godine konstruisao rezonantni transformator (Tesla transformator), koji je dozvoljavao visokofrekventne fluktuacije napona sa amplitudom do milion volti, i prvi je ukazao na fiziološke efekte visokofrekventnih struja. Stajni talasi električnog polja uočeni tokom grmljavine doveli su Teslu do ideje o mogućnosti stvaranja sistema za snabdevanje električnom energijom potrošača energije udaljenih od generatora bez upotrebe žica. U početku je Teslina zavojnica korišćena za prenos energije na velike udaljenosti bez žica, ali je ubrzo ova ideja izbledela u drugi plan, budući da je na ovaj način skoro nemoguće preneti energiju na daljinu, razlog tome je niska efikasnost Tesla kalem.

Teslin transformator, ili Teslina zavojnica, jedini je izum Nikole Tesle koji danas nosi njegovo ime. Ovo je klasični rezonantni transformator, koji proizvodi visoki napon na visokoj frekvenciji. Ovaj uređaj je naučnik koristio u nekoliko veličina i varijacija za svoje eksperimente. Uređaj je deklarisan patentom br. 568176 od 22. septembra 1896. godine kao “Aparat za proizvodnju električnih struja visoke frekvencije i potencijala”.

Postoje 3 vrste Teslinih kalemova:

SGTC-spark gap Tesla kalem - Teslin kalem na razmaku.
VTTC-vakumska cijev Tesla kalem - Teslina zavojnica na radio cijevi.
SSTC-solid state Tesla kalem - Tesla zavojnica na složenijim dijelovima.

Opis dizajna transformatora. U svom osnovnom obliku, sastoji se od dvije zavojnice - primarnog i sekundarnog, kao i svežnja koji se sastoji od iskrišta (prekidač, engleska verzija Spark Gap se često nalazi), kondenzatora i terminala (prikazano kao "izlaz" na dijagramu). Za razliku od mnogih drugih transformatora, nema ferimagnetskog jezgra. Dakle, međusobna induktivnost između dva namotaja je mnogo manja od one kod konvencionalnih transformatora sa ferimagnetnim jezgrom. Ovaj transformator također praktično nema magnetnu histerezu, fenomen kašnjenja promjena magnetne indukcije u odnosu na promjene struje i druge nedostatke koje donosi prisustvo feromagneta u polju transformatora. Primarni kalem, zajedno s kondenzatorom, čini oscilatorni krug, koji uključuje nelinearni element - iskrište (iskra). Odvodnik je, u najjednostavnijem slučaju, običan gasni; obično napravljen od masivnih elektroda.

Sekundarni kalem također čini oscilatorno kolo, gdje ulogu kondenzatora ima kapacitivna veza između toroida, terminalnog uređaja, zavoja samog zavojnice i drugih električno vodljivih elemenata kola sa Zemljom. Završni uređaj (terminal) može se napraviti u obliku diska, naoštrene igle ili kugle. Terminal je dizajniran za proizvodnju predvidljivih iskri dugog pražnjenja. Geometrija i relativni položaj delova Teslinog transformatora u velikoj meri utiču na njegove performanse, što je slično problemima projektovanja bilo kojih visokonaponskih i visokofrekventnih uređaja.

Još jedan zanimljiv uređaj je Van de Graaffov generator. Ovo je visokonaponski generator, čiji se princip rada temelji na elektrifikaciji pokretne dielektrične trake. Prvi generator razvio je američki fizičar Robert Van de Graaff 1929. godine i omogućio je dobivanje potencijalne razlike do 80 kilovolti. Godine 1931. i 1933. izgrađeni su snažniji generatori koji su omogućavali dostizanje napona do 7 miliona volti. Van de Graaffov krug generatora:

Velika šuplja metalna elektroda, u obliku hemisferične kupole, postavljena je na visokonaponsku izolacijsku kolonu. Gornji kraj transportne trake električnih naboja ulazi u šupljinu elektrode, koja je beskonačna gumena traka na tekstilnoj osnovi, razvučena preko dva metalna kolotura i obično se kreće brzinom od 20 - 40 m/sec. Donja remenica, postavljena na metalnu ploču, okreće se električnim motorom. Gornja remenica se nalazi ispod visokonaponske kupole elektrode i pod punim je naponom mašine. Postoji i sistem napajanja za jonski izvor i sam izvor. Donji kraj trake prolazi pored elektrode podržane konvencionalnim izvorom visokog napona na visokom naponu u odnosu na uzemljenje do 100 kV. Kao rezultat koronskog pražnjenja, elektroni se prenose sa trake na elektrodu. Pozitivni naboj trake koju podiže transporter kompenzira se na vrhu elektronima kupole, koja prima pozitivno naelektrisanje. Maksimalni mogući potencijal ograničen je izolacijskim svojstvima stupa i zraka oko njega. Što je elektroda veća, to može izdržati veći potencijal. Ako je instalacija hermetički zatvorena, a unutrašnji prostor ispunjen suhim komprimiranim plinom, dimenzije elektrode za dati potencijal mogu se smanjiti. Nabijene čestice se ubrzavaju u evakuiranoj cijevi koja se nalazi između visokonaponske elektrode i “zemlje” ili između elektroda, ako ih ima dvije. Korištenjem Van de Graaffovog generatora može se dobiti vrlo visok potencijal, koji omogućava ubrzanje elektrona, protona i deuterona do energije od 10 MeV, a alfa čestice koje nose dvostruki naboj do 20 MeV. Energija naelektrisanih čestica na izlazu generatora može se lako kontrolisati sa velikom preciznošću, čineći precizna merenja mogućim. Struja protonskog snopa u konstantnom režimu je 50 μA, au pulsnom se može povećati na 5 mA.

Ako je vjerovati historiji, revolucionarni tehnološki projekat je zamrznut zbog Teslinog nedostatka adekvatnih finansijskih sredstava (ovaj problem je progonio naučnika gotovo sve vrijeme dok je radio u Americi). Uopšteno govoreći, glavni pritisak na njega vršio je drugi pronalazač, Tomas Edison i njegove kompanije, koji su promovisali tehnologiju jednosmerne struje dok je Tesla radio na naizmeničnom strujom (tzv. „Rat struja“). Istorija je sve stavila na svoje mjesto: sada se naizmjenična struja koristi u gradskim elektroenergetskim mrežama gotovo posvuda, iako se odjeci prošlosti nastavljaju i danas (na primjer, jedan od navedenih razloga za kvarove ozloglašenih Hyundai vozova je korištenje direktnog trenutni dalekovodi na pojedinim dionicama ukrajinske željeznice).

Toranj Wardenclyffe, gdje je Nikola Tesla izvodio svoje eksperimente sa strujom (fotografija iz 1094.)

Što se tiče tornja Wardenclyffe, prema legendi, Tesla je demonstrirao jednom od glavnih investitora J.P. Morgan, dioničar prve svjetske hidroelektrane na Nijagari i elektrana na bakar (bakar se, kao što znate, koristi u žicama), radna instalacija za bežični prijenos struje, čija bi cijena za potrošače bila (ako bi se takve instalacije izgradile). u industrijskom obimu) red veličine jeftiniji za potrošače, nakon čega je prestao da finansira projekat. Kako god bilo, o bežičnom prijenosu energije ozbiljno su počeli govoriti tek 90 godina kasnije, 2007. godine. I dok je još daleko do električnih vodova u potpunosti nestanu s gradskog pejzaža, lijepe sitnice poput bežičnog punjenja za vaš mobilni uređaj sada su dostupne.

Napredak se prikrao neopaženo

Ako pogledamo arhivu informatičkih vijesti od prije najmanje dvije godine, onda ćemo u ovakvim zbirkama pronaći samo rijetke izvještaje da pojedine kompanije razvijaju bežične punjače, a ni riječi o gotovim proizvodima i rješenjima (osim osnovnih principa i općenito šeme). Danas bežično punjenje više nije nešto superoriginalno ili konceptualno. Takvi uređaji se prodaju svom snagom (npr. LG je demonstrirao svoje punjače na MWC 2013), testiraju se za električna vozila (Qualcomm to radi) i čak se koriste na javnim mjestima (na primjer, na nekim evropskim željezničkim stanicama ). Štaviše, nekoliko standarda za takav prijenos snage već postoji i nekoliko saveza ih promovira i razvija.

Slične zavojnice zaslužne su za bežično punjenje mobilnih uređaja, od kojih se jedan nalazi u telefonu, a drugi u samom punjaču.

Najpoznatiji takav standard je Qi standard, koji je razvio Wireless Power Consortium, koji uključuje poznate kompanije kao što su HTC, Huawei, LG Electronics, Motorola Mobility, Nokia, Samsung, Sony i stotinak drugih organizacija. Ovaj konzorcij organiziran je 2008. godine s ciljem stvaranja univerzalnog punjača za uređaje različitih proizvođača i brendova. U svom radu standard koristi princip magnetne indukcije, kada se bazna stanica sastoji od indukcijske zavojnice koja stvara elektromagnetno polje kada se naizmjenična struja dovodi iz mreže. Uređaj koji se puni sadrži sličnu zavojnicu koja reaguje na ovo polje i može energiju primljenu kroz njega pretvoriti u jednosmernu struju, koja se koristi za punjenje baterije (više o principu rada možete saznati na web stranici konzorcija http:/ /www.wirelesspowerconsortium.com/what -we-do/how-it-works/). Osim toga, Qi podržava protokol prijenosa podataka između punjača i uređaja za punjenje brzinom od 2 kbps, koji se koristi za prijenos podataka o potrebnoj količini punjenja i potrebnoj operaciji.

Danas mnogi pametni telefoni podržavaju bežično punjenje pomoću Qi standarda, a punjači su univerzalni za sve uređaje koji podržavaju ovaj standard.

Qi takođe ima ozbiljnog konkurenta - Power Matters Alliance, koji uključuje AT&T, Duracell, Starbucks, PowerKiss i Powermat Technologies. Ova imena su daleko od toga da su prednjači u svijetu informacionih tehnologija (naročito lanac kafe Starbucks, koji je u savezu jer planira da ovu tehnologiju uvede svuda u svojim objektima) – specijalizirani su upravo za pitanja energetike. Ovaj savez je formiran ne tako davno, u martu 2012. godine, u okviru jednog od programa IEEE (Institut inženjera elektronike i elektronike). PMA standard koji promoviraju radi na principu međusobne indukcije - poseban primjer elektromagnetne indukcije (koju ne treba brkati s magnetnom indukcijom koju koristi Qi), kada se promijeni struja u jednom od provodnika ili kada se relativni položaj provodnici se menjaju, menja se magnetni tok kroz kolo drugog.magnetsko polje koje stvara struja u prvom provodniku, koje izaziva pojavu elektromotorne sile u drugom provodniku i (ako je drugi provodnik zatvoren) indukciju struja. Baš kao i kod Qi-ja, ova struja se zatim pretvara u jednosmjernu struju i dovodi u bateriju.

Pa, ne zaboravite na Alijansu za bežičnu snagu, koja uključuje Samsung, Qualcomm, Ever Win Industries, Gill Industries, Peiker Acustic, SK Telecom, SanDisk, itd. Ova organizacija još nije predstavila gotova rješenja, ali među svojim ciljevi, uključujući razvoj naboja koji bi djelovali kroz nemetalne površine i koji ne bi koristili zavojnice.

Jedan od ciljeva Alijanse za bežičnu energiju je mogućnost punjenja bez vezivanja za određenu lokaciju ili vrstu površine.

Iz svega navedenog možemo izvući jednostavan zaključak: za godinu-dvije većina modernih uređaja moći će se puniti bez korištenja tradicionalnih punjača. Za sada je snaga bežičnog punjenja dovoljna uglavnom za pametne telefone, ali će se takvi uređaji uskoro pojaviti i za tablete i laptope (Apple je nedavno patentirao bežično punjenje za iPad). To znači da će problem pražnjenja uređaja biti gotovo u potpunosti riješen - stavite ili postavite uređaj na određeno mjesto, a i tokom rada se puni (ili, ovisno o snazi, prazni mnogo sporije). S vremenom, nema sumnje da će se njihov raspon djelovanja proširiti (sada je potrebno koristiti posebnu prostirku ili postolje na koje se uređaj oslanja, ili mora biti vrlo blizu), a bit će univerzalno ugrađeni u automobile, vlakove pa čak, moguće, i avione.

Pa, još jedan zaključak – najvjerovatnije neće biti moguće izbjeći još jedan rat formata između različitih standarda i saveza koji ih promoviraju.

Hoćemo li se riješiti žica?

Bežično punjenje uređaja je, naravno, dobra stvar. Ali ovlasti koje iz toga proizilaze dovoljne su samo za navedene svrhe. Uz pomoć ovih tehnologija još uvijek je nemoguće osvijetliti kuću, a kamoli upravljati velikim kućanskim aparatima. Ipak, eksperimenti bežičnog prijenosa električne energije velike snage su u toku i bazirani su, između ostalog, na Teslinim materijalima. Sam naučnik je predložio da se širom svijeta (ovdje su se najvjerovatnije mislile na razvijene zemlje u to vrijeme, kojih je bilo mnogo manje nego sada) instalirati više od 30 prijemnih i odašiljačkih stanica koje bi kombinirale prijenos energije s radio emitiranjem i usmjerenom bežičnom komunikacijom , što bi omogućilo oslobađanje od brojnih visokonaponskih dalekovoda i olakšalo konsolidaciju proizvodnje električne energije na globalnom nivou.

Danas postoji nekoliko metoda za rješavanje problema bežičnog prijenosa energije, međutim, sve one do sada omogućavaju postizanje rezultata koji su u globalnom smislu beznačajni; O kilometrima čak i ne govorimo. Metode poput ultrazvučnog, laserskog i elektromagnetnog prijenosa imaju značajna ograničenja (kratke udaljenosti, potreba za direktnom vidljivošću odašiljačkih uređaja, njihova veličina, au slučaju elektromagnetnih valova, vrlo niska efikasnost i šteta po zdravlje od jakog polja). Stoga, razvoj koji najviše obećava uključuje korištenje magnetnog polja, tačnije rezonantne magnetske interakcije. Jedan od njih je WiTricity, koji je razvila korporacija WiTricity, koju su osnovali profesor MIT-a Marin Soljačić i niz njegovih kolega.

Tako su 2007. godine uspjeli prenijeti struju od 60 W na udaljenosti od 2 m. Bilo je dovoljno da se upali sijalica, a efikasnost je bila 40%. Ali neosporna prednost korišćene tehnologije bila je u tome što ona praktički ne stupa u interakciju sa živim bićima (jačina polja je, prema autorima, 10 hiljada puta slabija od onoga što vlada u jezgri skenera za magnetnu rezonancu) ili sa medicinskom opremom. ( pejsmejkeri, itd.), niti sa drugim zračenjem, što znači da neće ometati, na primjer, rad istog Wi-Fi-ja.

Ono što je najzanimljivije je da na efikasnost WiTricity sistema utiču ne samo veličina, geometrija i konfiguracija namotaja, kao i rastojanje između njih, već i broj potrošača, i to na pozitivan način. Dva prijemna uređaja postavljena na udaljenosti od 1,6 do 2,7 m sa obje strane odašiljačke “antene” pokazala su 10% bolju efikasnost nego pojedinačno - ovo rješava problem povezivanja više uređaja na jedan izvor napajanja.