Scoperta una legge (in seguito chiamata legge di Ampere dal nome del suo scopritore), che mostra che la corrente elettrica produce un campo magnetico.
- IN 2007 anno, un gruppo di ricerca guidato dal professor Marin Soljačić ha trasmesso senza fili su una distanza di 2 m l'energia sufficiente ad accendere una lampadina da 60 watt, con un'efficienza del 40%, utilizzando due bobine del diametro di 60 cm.
- IN 2008 Nel 2009 Bombardier ha proposto un sistema per la trasmissione di energia senza fili, chiamato "primove" e destinato all'uso nei tram e nei motori della metropolitana leggera.
- IN 2008 Nel 2009, i dipendenti Intel hanno riprodotto gli esperimenti di Nikola Tesla nel 1894 e gli esperimenti del gruppo di John Brown nel 1988 sul trasferimento di energia wireless per accendere lampade a incandescenza con un'efficienza del 75%.
- IN 2009 Nel 2009, un consorzio di aziende interessate chiamato Wireless Power Consortium ha sviluppato uno standard di alimentazione wireless a bassa corrente chiamato "". Il Qi ha iniziato ad essere utilizzato nella tecnologia portatile.
- IN 2009 Nel 2018, l’azienda norvegese Wireless Power & Communication ha presentato una torcia industriale da lei sviluppata che poteva funzionare in sicurezza ed essere ricaricata senza contatto in un’atmosfera satura di gas infiammabile.
- IN 2009 Nel 2018, il Gruppo Haier ha introdotto il primo TV LCD completamente wireless al mondo, basato sulla ricerca del professor Marin Soljačić sulla trasmissione di energia wireless e sulla Wireless Home Digital Interface (WHDI).
- IN 2011 Quest'anno il Wireless Power Consortium ha iniziato ad ampliare le specifiche dello standard Qi per le correnti medie.
- IN 2012 Nel 2006, ha iniziato a funzionare il museo privato “Grand Model Russia” di San Pietroburgo, in cui i modelli di auto in miniatura ricevevano energia wireless attraverso un modello di superficie stradale.
- IN 2015 Quest'anno gli scienziati dell'Università di Washington hanno scoperto che l'elettricità può essere trasmessa tramite la tecnologia Wi-Fi.
Tecnologie
Metodo ad ultrasuoni
Un metodo ad ultrasuoni per il trasferimento di energia è stato inventato dagli studenti dell’Università della Pennsylvania e presentato per la prima volta al grande pubblico alla mostra “The All Things Digital” (D9) nel 2011. Come con altri metodi di trasmissione senza fili, venivano utilizzati un ricevitore e un trasmettitore. Il trasmettitore emetteva ultrasuoni; il ricevitore, a sua volta, convertiva ciò che veniva udito in elettricità. Al momento della presentazione, la distanza di trasmissione raggiungeva i 7-10 metri ed era necessaria la visibilità diretta del ricevitore e del trasmettitore. La tensione trasmessa ha raggiunto gli 8 volt; la corrente risultante non viene riportata. Le frequenze ultrasoniche utilizzate non hanno alcun effetto sull'uomo. Inoltre non ci sono informazioni sugli effetti negativi delle frequenze ultrasoniche sugli animali.
Metodo dell'induzione elettromagnetica
Il trasferimento di energia wireless mediante induzione elettromagnetica utilizza un campo elettromagnetico a campo vicino a distanze di circa un sesto di lunghezza d'onda. L’energia del campo vicino in sé non è radiativa, ma si verificano alcune perdite radiative. Inoltre, di norma si verificano anche perdite resistive. Grazie all'induzione elettrodinamica, una corrente elettrica alternata che scorre attraverso l'avvolgimento primario crea un campo magnetico alternato, che agisce sull'avvolgimento secondario, inducendo in esso una corrente elettrica. Per ottenere un'elevata efficienza, l'interazione deve essere abbastanza ravvicinata. Man mano che l'avvolgimento secondario si allontana dal primario, sempre più campo magnetico non raggiunge l'avvolgimento secondario. Anche su distanze relativamente brevi, l’accoppiamento induttivo diventa estremamente inefficiente, sprecando gran parte dell’energia trasmessa.
Un trasformatore elettrico è il dispositivo più semplice per il trasferimento di energia senza fili. Gli avvolgimenti primario e secondario del trasformatore non sono collegati direttamente. Il trasferimento di energia avviene attraverso un processo noto come induzione reciproca. La funzione principale di un trasformatore è aumentare o diminuire la tensione primaria. I caricabatterie senza contatto per telefoni cellulari e gli spazzolini elettrici sono esempi di utilizzo del principio dell'induzione elettrodinamica. Anche le cucine a induzione utilizzano questo metodo. Lo svantaggio principale del metodo di trasmissione wireless è la sua portata estremamente ridotta. Il ricevitore deve trovarsi nelle immediate vicinanze del trasmettitore per poter comunicare con esso in modo efficace.
L'uso della risonanza aumenta leggermente la portata di trasmissione. Con l'induzione risonante, il trasmettitore e il ricevitore sono sintonizzati sulla stessa frequenza. Le prestazioni possono essere ulteriormente migliorate modificando la forma d'onda della corrente di controllo da forme d'onda transitorie sinusoidali a non sinusoidali. Il trasferimento di energia pulsata avviene in diversi cicli. In questo modo è possibile trasferire una potenza significativa tra due circuiti LC reciprocamente sintonizzati con un coefficiente di accoppiamento relativamente basso. Le bobine di trasmissione e ricezione, di regola, sono solenoidi a strato singolo o una spirale piatta con una serie di condensatori che consentono di sintonizzare l'elemento ricevente sulla frequenza del trasmettitore.
Un'applicazione comune dell'induzione elettrodinamica risonante è quella di caricare le batterie di dispositivi portatili, come computer portatili e telefoni cellulari, impianti medici e veicoli elettrici. La tecnica di carica localizzata utilizza la selezione di una bobina di trasferimento appropriata in una struttura a matrice di avvolgimento multistrato. La risonanza viene utilizzata sia nel pannello di ricarica wireless (circuito di trasmissione) che nel modulo ricevitore (integrato nel carico) per garantire la massima efficienza di trasferimento di potenza. Questa tecnica di trasmissione è adatta per i pad di ricarica wireless universali per la ricarica di dispositivi elettronici portatili come i telefoni cellulari. La tecnica è stata adottata come parte dello standard di ricarica wireless Qi.
L'induzione elettrodinamica risonante viene utilizzata anche per alimentare dispositivi che non dispongono di batterie, come tag RFID e smart card senza contatto, nonché per trasferire energia elettrica dall'induttore primario al risonatore elicoidale del trasformatore di Tesla, che è anche un trasmettitore wireless di energia elettrica.
Induzione elettrostatica
Metodo laser
Nel caso in cui la lunghezza d'onda della radiazione elettromagnetica si avvicini alla regione visibile dello spettro (da 10 μm a 10 nm), l'energia può essere trasferita convertendola in un raggio laser, che può poi essere indirizzato alla fotocellula del ricevitore.
La trasmissione dell'energia laser presenta numerosi vantaggi rispetto ad altri metodi di trasmissione wireless:
- trasferimento di energia su lunghe distanze (a causa del piccolo angolo di divergenza tra i fasci stretti di un'onda luminosa monocromatica);
- facilità d'uso per prodotti di piccole dimensioni (grazie alle dimensioni ridotte del laser a stato solido - diodo semiconduttore fotoelettrico);
- assenza di interferenze in radiofrequenza per i dispositivi di comunicazione esistenti, come Wi-Fi e telefoni cellulari (il laser non crea tali interferenze);
- possibilità di controllo accessi (solo i ricevitori illuminati da un raggio laser possono ricevere energia elettrica).
Questo metodo presenta anche una serie di svantaggi:
- La conversione della radiazione elettromagnetica a bassa frequenza in radiazione ad alta frequenza, che è luce, è inefficace. Anche riconvertire la luce in elettricità è inefficiente, poiché l’efficienza delle celle solari raggiunge il 40-50%, sebbene l’efficienza della conversione della luce monocromatica sia molto superiore all’efficienza dei pannelli solari;
- perdite nell'atmosfera;
- la necessità di una linea di vista tra il trasmettitore e il ricevitore (come con la trasmissione a microonde).
La tecnologia di trasferimento della potenza laser è stata precedentemente esplorata principalmente nello sviluppo di nuovi sistemi d'arma e nell'industria aerospaziale, ed è attualmente in fase di sviluppo per applicazioni commerciali e di elettronica di consumo in applicazioni a bassa potenza. I sistemi di trasmissione di potenza wireless per applicazioni consumer devono soddisfare i requisiti di sicurezza laser della norma IEC 60825. Per comprendere meglio i sistemi laser, è necessario tenere presente che la propagazione del raggio laser dipende molto meno dalle limitazioni di diffrazione, poiché la corrispondenza spaziale e spettrale delle caratteristiche del laser consente aumentare la potenza operativa e la distanza poiché la lunghezza d'onda influisce sulla messa a fuoco.
Il Dryden Flight Research Center della NASA ha dimostrato il volo di un aeromodello leggero senza pilota alimentato da un raggio laser. Ciò ha dimostrato la possibilità di ricarica periodica tramite un sistema laser senza la necessità di far atterrare l'aereo.
La corrente alternata può essere trasmessa attraverso strati dell'atmosfera aventi una pressione atmosferica inferiore a 135 mmHg. Arte. La corrente scorre per induzione elettrostatica attraverso la bassa atmosfera a circa 2-3 miglia (3,2-4,8 chilometri) sopra il livello del mare e per flusso ionico, cioè conduzione elettrica, attraverso la regione ionizzata situata sopra i 5 km. Intensi fasci verticali di radiazione ultravioletta possono essere utilizzati per ionizzare i gas atmosferici direttamente sopra i due terminali elevati, determinando la formazione di linee elettriche al plasma ad alta tensione che portano direttamente agli strati conduttivi dell'atmosfera. Di conseguenza, tra i due terminali elevati si forma un flusso di corrente elettrica che passa attraverso la troposfera e ritorna all'altro terminale. La conduttività elettrica attraverso gli strati dell'atmosfera è resa possibile da una scarica di plasma capacitivo in un'atmosfera ionizzata.
Nikola Tesla scoprì che l'elettricità può essere trasmessa sia attraverso la terra che attraverso l'atmosfera. Nel corso delle sue ricerche riuscì ad accendere una lampada a distanze moderate e registrò la trasmissione di elettricità su lunghe distanze. La Torre Wardenclyffe è stata concepita come progetto commerciale per la telefonia wireless transatlantica ed è diventata una vera dimostrazione della possibilità di trasmissione di energia senza fili su scala globale. L'installazione non è stata completata a causa di fondi insufficienti.
La terra è un conduttore naturale e forma un circuito conduttivo. Il circuito di ritorno avviene attraverso l'alta troposfera e la bassa stratosfera ad un'altitudine di circa 4,5 miglia (7,2 km).
Un sistema globale per la trasmissione di elettricità senza fili, il cosiddetto “Worldwide Wireless System”, basato sull’elevata conduttività elettrica del plasma e sull’elevata conduttività elettrica della terra, fu proposto da Nikola Tesla all’inizio del 1904 e avrebbe potuto benissimo essere il causa del meteorite Tunguska, sorto a seguito di un “cortocircuito” tra un’atmosfera carica e la terra.
Sistema wireless mondiale
I primi esperimenti del famoso inventore serbo Nikola Tesla riguardavano la propagazione delle normali onde radio, cioè delle onde hertziane, onde elettromagnetiche che si propagano nello spazio.
Nel 1919, Nikola Tesla scrisse: “Si ritiene che io abbia iniziato a lavorare sulla trasmissione senza fili nel 1893, ma in realtà avevo condotto ricerche e costruito apparecchiature nei due anni precedenti. Per me è stato chiaro fin dall’inizio che il successo poteva essere raggiunto attraverso una serie di decisioni radicali. Per prima cosa è stato necessario creare oscillatori ad alta frequenza e oscillatori elettrici. La loro energia doveva essere convertita in efficienti trasmettitori e ricevuta a distanza da idonei ricevitori. Un tale sistema sarebbe efficace se escludesse qualsiasi interferenza esterna e ne garantisse la completa esclusività. Con il tempo, però, mi sono reso conto che dispositivi di questo tipo, per funzionare in modo efficace, devono essere progettati tenendo conto delle proprietà fisiche del nostro pianeta."
Una delle condizioni per creare un sistema wireless mondiale è la costruzione di ricevitori risonanti. Il risonatore elicoidale con messa a terra e il terminale rialzato di una bobina di Tesla possono essere utilizzati come tali. Tesla dimostrò personalmente e ripetutamente la trasmissione senza fili dell'energia elettrica dalla bobina di Tesla trasmittente a quella ricevente. Questo divenne parte del suo sistema di trasmissione senza fili (brevetto USA n. 1119732, 18 gennaio 1902, "Apparato per la trasmissione di energia elettrica"). Tesla propose di installare più di trenta stazioni ricetrasmittenti in tutto il mondo. In questo sistema, la bobina di avvolgimento funge da trasformatore step-down con un'elevata corrente in uscita. I parametri della bobina trasmittente sono identici a quelli della bobina ricevente.
L'obiettivo del sistema wireless mondiale di Tesla era quello di combinare la trasmissione di energia con la trasmissione radiofonica e le comunicazioni wireless direzionali, che eliminerebbero la necessità di numerose linee elettriche ad alta tensione e faciliterebbero l'interconnessione di generatori elettrici su scala globale.
Vedi anche
- WiTricity
Note
- "Elettricità all'Esposizione Colombiana", di John Patrick Barrett. 1894, pagg. 168-169 (inglese)
- Esperimenti con correnti alternate di altissima frequenza e loro applicazione ai metodi di illuminazione artificiale, AIEE, Columbia College, N.Y., 20 maggio 1891 (inglese)
- Esperimenti con correnti alternate di alto potenziale e alta frequenza, indirizzo IEE, Londra, febbraio 1892
- Sulla luce e altri fenomeni di alta frequenza , Franklin Institute, Philadelphia, febbraio 1893 e National Electric Light Association, St.
- Louis, marzo 1893
- Il lavoro di Jagdish Chandra Bose: 100 anni di ricerca sulle onde mm (inglese)
- Jagadish Chandra Bose (inglese)
- Nikola Tesla sul suo lavoro con le correnti alternate e la loro applicazione alla telegrafia senza fili, alla telefonia e alla trasmissione di energia, pp. 26-29. (Inglese) 5 giugno 1899, Nikola Tesla Colorado Appunti di primavera
- 1899-1900, Nolit, 1978 (inglese)
- Nikola Tesla: Armi guidate e tecnologia informatica (inglese) L'elettricista
- (Londra), 1904 (inglese)
- Scansione del passato: Una storia dell'ingegneria elettrica dal passato, Hidetsugu Yagi Tetelbaum S.I.
- Sulla trasmissione senza fili di elettricità su lunghe distanze utilizzando onde radio // Elettricità. - 1945. - N. 5. - pp. 43-46. Kostenko A.A.
- Un'indagine degli elementi della trasmissione di potenza tramite raggio di microonde nel 1961 IRE Int.
- Conf.
- Rec., vol.9, parte 3, pp.93-105 (inglese)
- IEEE Il microonde Teoria e Tecniche, Bill Brown's Distinguished Career (inglese)
- Energia dal sole: il suo futuro, Science Vol. 162, pag. 957-961 (1968)
- Brevetto Solar Power Satellite (inglese)
- Storia dell'RFID
- Iniziativa Spazio Energia Solare
- Trasmissione di alimentazione wireless per Satellite di energia solare (SPS) (Seconda Bozza di N. Shinohara), Workshop Space Solar Power , Istituto di tecnologia della Georgia W. C. Brown: La storia della trasmissione di potenza mediante onde radio: teoria e tecniche delle microonde, transazioni IEEE di settembre 1984, v. ,
32 (9), pp. 1230-1242 (inglese) Trasferimento di alimentazione wireless tramite risonanze magnetiche fortemente accoppiate - (Inglese) . Scienza (7 giugno 2007). Estratto il 6 settembre 2010. Archiviato il 29 febbraio 2012.
- È stato lanciato un nuovo modo di trasmettere l’elettricità in modalità wireless
- (Russo)
- . MEMBRANA.RU (8 giugno 2007). Estratto il 6 settembre 2010. Archiviato il 29 febbraio 2012.
- Tecnologia Bombardier PRIMOVE
- Intel immagina l'alimentazione wireless per il tuo laptop (inglese)
le specifiche dell'elettricità wireless sono in fase di completamento 1230-1242 (inglese) Global Qi Standard Powers Up Ricarica wireless - HONG KONG, settembre
2 /PRNewswire/
TX40 e CX40, torcia e caricatore approvati Ex
In questo caso, come vettore di energia viene utilizzato un campo magnetico vicino, che oscilla ad un'alta frequenza di diversi megahertz. Per il trasferimento sono necessarie due bobine magnetiche, sintonizzate sulla stessa frequenza di risonanza. Gli scienziati paragonano il trasferimento di energia tra loro alla distruzione di un vetro risonante quando "sente" un suono con una frequenza rigorosamente definita.
Le bobine magnetiche idealizzate (in questa figura) (gialle), circondate dai loro campi (rosso e blu), trasferiscono energia tra loro a una distanza D, molte volte maggiore della dimensione delle bobine stesse. Questo è ciò che gli scienziati chiamano accoppiamento magnetico risonante (o accoppiamento) - Accoppiamento magnetico risonante (illustrazione di WiTricity).
Come risultato dell’interazione delle bobine, si ottiene quella che è stata chiamata “Elettricità Wireless” (WiTricity). A proposito, questa parola è un marchio che appartiene all'omonima società, fondata da Soljachich e da alcuni suoi colleghi del MIT. La Corporation indica che questo termine si applica solo alla sua tecnologia e ai prodotti creati sulla base di essa. Vi chiediamo gentilmente di non utilizzare “whitecity” come sinonimo di trasmissione di energia wireless in generale.
Gli inventori chiedono inoltre di non confondere WiTricity con il trasferimento di energia tramite onde elettromagnetiche: dicono che il nuovo metodo è “non radiativo”.
E alcuni altri "non" importanti indicati dai creatori. WiTricity non è un analogo di un trasformatore con avvolgimenti separati da diversi metri (quest'ultimo in questo caso smette di funzionare). Non si tratta di uno spazzolino elettrico migliorato: sebbene possa essere caricato senza contatto elettrico, richiede comunque il posizionamento in una “dock” per avvicinare le bobine induttive trasmittenti e riceventi a una distanza di un millimetro. "Whitecity" non è un forno a microonde che può friggere un oggetto vivente, poiché il campo magnetico pulsante operante nel sistema WiTricity non influisce su una persona. Infine, “Elettricità senza fili” non è nemmeno la “misteriosa e terribile” Torre Wardenclyffe di Tesla, con la quale il grande inventore intendeva dimostrare la trasmissione dell’energia su lunghe distanze.
Il primo esperimento di trasferimento di energia wireless utilizzando il metodo WiTricity a una lampadina da 60 watt, a più di due metri di distanza dalla sorgente, è stato effettuato da Marin e dai suoi colleghi nel 2007. L'efficienza era bassa - circa il 40%, ma anche allora gli inventori hanno sottolineato un vantaggio tangibile del nuovo prodotto: la sicurezza.
Il campo utilizzato nel sistema è 10mila volte più debole di quello che regna nel nucleo dello scanner per risonanza magnetica. Quindi né gli organismi viventi, né gli impianti medici, né i pacemaker e altre apparecchiature sensibili di questo tipo, né l'elettronica di consumo possono sentire l'effetto di questo campo.
Gli autori principali di WiTricity: Marin Soljacic (a sinistra), Aristeidis Karalis e John Joannopoulos. A destra: schema elettrico di WiTricity. La bobina di trasmissione (a sinistra) è inserita nella presa. Reception - collegata al consumatore. Le linee del campo magnetico della prima bobina (colore blu) sono in grado di piegarsi attorno a ostacoli conduttori relativamente piccoli (e non notano affatto legno, tessuto, vetro, cemento o una persona), trasferendo con successo l'energia (linee gialle) alla anello ricevente (foto MIT / Donna Coveney, illustrazione di WiTricity).
Ora Soljachich e i suoi collaboratori hanno scoperto che l'efficienza del sistema WiTricity è influenzata non solo dalle dimensioni, dalla geometria e dalla messa a punto delle bobine, nonché dalla distanza tra loro, ma anche dal numero di consumatori. Paradossalmente a prima vista, tuttavia, due dispositivi riceventi posizionati ad una distanza compresa tra 1,6 e 2,7 metri su entrambi i lati dell'"antenna" trasmittente hanno mostrato un'efficienza migliore del 10% rispetto a quando la comunicazione veniva effettuata solo tra una fonte e un consumatore, come nel caso negli esperimenti precedenti.
Inoltre, il miglioramento è stato osservato indipendentemente dall'efficienza delle coppie trasmettitore-ricevitore separatamente. Gli scienziati hanno suggerito che con l’ulteriore aggiunta di nuovi consumatori, l’efficienza aumenterà ulteriormente, anche se non è ancora del tutto chiaro di quanto. (I dettagli dell'esperimento sono rivelati in Applied Physics Letters.)
La bobina trasmittente nel nuovo esperimento aveva un'area di 1 metro quadrato e le bobine riceventi misuravano solo 0,07 m 2 ciascuna. E anche questo è interessante: l'ingombro dei "ricevitori" negli esperimenti precedenti ha messo in discussione il desiderio dei produttori di apparecchiature di dotare le proprie apparecchiature di tali sistemi: difficilmente ti piacerebbe un laptop autocaricante, la cui unità WiTricity è paragonabile in dimensione al computer stesso.
A sinistra: 1 – un circuito speciale converte la normale corrente alternata in corrente ad alta frequenza, alimenta una bobina trasmittente che crea un campo magnetico oscillante. 2 – la bobina ricevente del dispositivo utilizzatore deve essere sintonizzata sulla stessa frequenza. 3 – la connessione risonante tra le bobine trasforma il campo magnetico in corrente elettrica, che alimenta la lampadina.
A destra: secondo gli autori del sistema, una bobina nel soffitto può fornire energia a tutti gli apparecchi e dispositivi della stanza: da diverse lampade e TV fino a un laptop e un lettore DVD (illustrazione di WiTricity).
Ma la cosa principale è che l'effetto di migliorare l'efficienza complessiva quando si lavora con più consumatori contemporaneamente significa il via libera al sogno blu di Soljachich: una casa piena di una varietà di apparecchiature che riceve energia da invisibili "emettitori che non emettono" nascosti nel soffitti o pareti delle stanze.
O forse non solo nelle stanze, ma anche nel garage? Naturalmente è possibile caricare un'auto elettrica nel solito modo. Ma la bellezza di WiTricity è che non è necessario collegare nulla da nessuna parte e nemmeno ricordarsene: in teoria, all'arrivo al garage (o al parcheggio dell'azienda) si può insegnare all'auto stessa a inviare una "richiesta" al sistema e ricaricare la batteria da una bobina magnetica posta nel pavimento.
A proposito, in alcuni esperimenti, gli specialisti di WiTricity hanno aumentato la potenza di trasmissione a tre kilowatt (e, ricordate, hanno iniziato con una lampadina da 60 watt). L'efficienza varia in base a tutta una serie di parametri, tuttavia, secondo l'azienda, con bobine sufficientemente vicine può superare il 95%.
Non è difficile intuire che un metodo promettente per trasmettere elettricità su diversi metri senza fili e la necessità di puntare una sorta di "fasci di potenza" dovrebbe interessare una vasta gamma di aziende. Alcuni stanno già lavorando in questa direzione da soli.
Ad esempio, partendo dai principi comprovati e testati da Soljachich e dai suoi colleghi, Intel sta ora sviluppando la sua modifica della trasmissione di potenza risonante: Wireless Resonant Energy Link (WREL). Già nel 2008 l'azienda ha ottenuto risultati brillanti in questo campo, dimostrando la trasmissione di corrente “magnetica” con un'efficienza del 75%.
Una delle installazioni sperimentali di Intel WREL, che trasferisce in modalità wireless l'energia (insieme a un segnale audio) da un lettore MP3 a un piccolo altoparlante (foto da gizmodo.com).
Sony sta ora conducendo i propri esperimenti, riproducendo gli esperimenti dei fisici del Massachusetts Institute of Technology.
Soljachich è tuttavia fiducioso che la sua innovazione non andrà persa tra i prodotti dei suoi colleghi concorrenti. Dopotutto, sono stati i pionieri della tecnologia a trarne il massimo vantaggio e sono pronti per il suo studio approfondito e il suo miglioramento. Ad esempio, impostare anche una coppia di bobine non è così semplice come sembra a prima vista. Lo scienziato ha effettuato esperimenti in laboratorio per diversi anni consecutivi prima di costruire un sistema che funzionasse in modo veramente affidabile.
Esempio dimostrativo di uno schermo LCD che riceve energia elettrica attraverso il primo prototipo di un kit domestico WiTricity. La bobina trasmittente è sul pavimento, la bobina ricevente è sul tavolo (foto WiTricity).
"Wireless Electricity", secondo i suoi autori, originariamente doveva essere un prodotto OEM. Pertanto, in futuro possiamo aspettarci l'apparizione di questa tecnologia nei prodotti di altre aziende.
Ed è già stato lanciato un pallone di prova verso i potenziali consumatori. A gennaio, al CES 2010 di Las Vegas, l'azienda cinese Haier ha presentato il primo televisore HDTV al mondo completamente senza fili. Via etere veniva trasmesso al suo schermo non solo il segnale video del lettore (per il quale è stato utilizzato lo standard Wireless Home Digital Interface, nato ufficialmente solo un mese prima), ma anche l'alimentazione. Quest'ultima è stata fornita proprio dalla tecnologia WiTricity.
L’azienda di Soljachich sta anche negoziando con i produttori di mobili l’installazione di bobine nei tavoli e nelle pareti dei mobili. Il primo annuncio di un prodotto di serie da parte di un partner WiTricity è previsto per la fine del 2010.
In generale, gli esperti prevedono l'emergere di veri bestseller sul mercato: nuovi prodotti con un ricevitore WiTricity integrato. Inoltre, nessuno può ancora dire con sicurezza che tipo di cose saranno.
Haier è uno dei maggiori produttori mondiali di elettronica di consumo. Non sorprende che i suoi ingegneri si siano interessati alla possibilità di combinare le ultime tecnologie per la trasmissione wireless di un segnale HDTV e un'alimentazione wireless, e siano persino riusciti a essere i primi a mostrare un dispositivo del genere in azione (foto engadget.com, gizmodo .com).
È interessante notare che la storia di WiTricity è iniziata diversi anni fa con una serie di sfortunati risvegli per Marin. Diverse volte nel corso di un mese, è stato svegliato dal suono di un telefono spento che gli chiedeva di “mangiare”. Uno scienziato che ha dimenticato di collegare in tempo il suo cellulare alla presa è rimasto sorpreso: non è divertente che il telefono si trovi a pochi metri dalla rete elettrica, ma non sia in grado di ricevere questa energia. Dopo essersi svegliato di nuovo alle tre del mattino, Soljachich pensò: sarebbe fantastico se il telefono potesse provvedere da solo a ricaricarsi.
Tieni presente che non stiamo parlando immediatamente di una nuova versione di "tappetini" per caricare dispositivi tascabili. Tali sistemi funzionano solo se il dispositivo viene posizionato direttamente sul “tappetino”, e per gli smemorati ciò non è meglio che dover semplicemente collegare il cavo a una presa. No, il telefono doveva ricevere elettricità ovunque nella stanza, o anche nell'appartamento, e non importava se lo gettavi sul tavolo, sul divano o sul davanzale della finestra.
Qui la normale induzione elettromagnetica, i raggi a microonde diretti e i laser infrarossi “cauti” non erano adatti. Marin iniziò a cercare altre opzioni. Difficilmente avrebbe potuto pensare allora che dopo qualche tempo un telefono "affamato" e squillante lo avrebbe portato alla creazione della propria azienda e all'emergere di una tecnologia capace di "fare notizia" e, soprattutto, di interesse per i partner industriali.
Aggiungiamo che il direttore esecutivo della società, Eric Giler, una volta ha parlato in dettaglio dei principi, della storia e del futuro di WiTricity.
Dalla scoperta dell'elettricità da parte dell'uomo, molti scienziati hanno cercato di studiare lo straordinario fenomeno delle correnti e di aumentarne l'efficienza effettiva, conducendo numerosi esperimenti e inventando materiali più moderni con proprietà migliorate di trasferimento di energia con resistenza zero. La direzione più promettente in questo lavoro scientifico è la trasmissione wireless di elettricità su lunghe distanze e con costi di trasporto minimi. Questo articolo discute i metodi per trasmettere energia a distanza, nonché i tipi di dispositivi per tali azioni.
La trasmissione di energia wireless è un metodo di trasporto in cui non vengono utilizzati conduttori o reti di cavi e la corrente viene trasmessa al consumatore su una distanza considerevole con un fattore di potenza effettivo massimo attraverso l'aria. Per questo, vengono utilizzati dispositivi per generare elettricità, nonché un trasmettitore che accumula corrente e la dissipa in tutte le direzioni, nonché un ricevitore con un dispositivo di consumo. Il ricevitore capta onde e campi elettromagnetici e, concentrandoli su un breve tratto di conduttore, trasmette energia ad una lampada o qualsiasi altro apparecchio di una certa potenza.
Esistono molti metodi per la trasmissione wireless dell'elettricità, inventati da molti scienziati nel processo di studio delle correnti, ma Nikola Tesla ha ottenuto i maggiori risultati in termini pratici. Riuscì a realizzare un trasmettitore e un ricevitore, separati l'uno dall'altro da una distanza di 48 chilometri. Ma a quel tempo non esistevano tecnologie in grado di trasmettere elettricità su una tale distanza con un coefficiente superiore al 50%. A questo proposito, lo scienziato ha espresso grandi prospettive non per il trasferimento di energia generata già pronta, ma per generare corrente dal campo magnetico terrestre e utilizzarla per le esigenze domestiche. Il trasporto di tale elettricità doveva essere effettuato senza fili, mediante trasmissione attraverso campi magnetici.
Metodi di trasmissione wireless dell'elettricità
La maggior parte dei teorici e dei professionisti che studiano il funzionamento della corrente elettrica hanno proposto i propri metodi per trasmetterla a distanza senza l'uso di conduttori. All'inizio di tale ricerca, molti scienziati hanno cercato di prendere in prestito le pratiche dal principio di funzionamento dei ricevitori radio utilizzati per trasmettere il codice Morse o la radio a onde corte. Ma tali tecnologie non si giustificavano, poiché la dissipazione di corrente era troppo piccola e non poteva coprire lunghe distanze, inoltre, il trasporto di elettricità tramite onde radio era possibile solo quando si lavorava con potenze basse, che non erano in grado di azionare nemmeno il meccanismo più semplice .
Come risultato degli esperimenti, è stato rivelato che le onde a microonde sono le più adatte per trasmettere elettricità senza filo, che hanno una configurazione e una tensione più stabili e perdono anche molta meno energia quando dissipate rispetto a qualsiasi altro metodo.
Per la prima volta, l'inventore e designer William Brown è stato in grado di utilizzare con successo questo metodo, che ha modellato una piattaforma volante costituita da una piattaforma metallica con un motore con una potenza di circa 0,1 cavalli. La piattaforma è stata realizzata sotto forma di un'antenna ricevente con una griglia che cattura le onde a microonde, che vengono trasmesse da un generatore appositamente progettato. Solo quattordici anni dopo, lo stesso progettista presentò un aereo a bassa potenza che riceveva energia da un trasmettitore a una distanza di 1,6 chilometri, la corrente veniva trasmessa in un raggio concentrato tramite onde a microonde. Sfortunatamente, questo lavoro non fu ampiamente utilizzato, poiché a quel tempo non esistevano tecnologie in grado di garantire il trasporto di corrente ad alta tensione con questo metodo, sebbene l'efficienza del ricevitore e del generatore fosse superiore all'80%.
Nel 1968, gli scienziati americani svilupparono un progetto, supportato dal lavoro scientifico, che proponeva il posizionamento di grandi pannelli solari nell'orbita terrestre bassa. I ricevitori di energia dovevano essere orientati verso il sole e alla loro base si trovavano i dispositivi di accumulo della corrente. Dopo aver assorbito la radiazione solare e averla trasformata in onde a microonde o magnetiche, la corrente veniva diretta verso terra attraverso un apposito dispositivo. La ricezione doveva essere effettuata da una speciale antenna di grande area, sintonizzata su un'onda specifica e convertendo le onde in corrente continua o alternata. In molti paesi questo sistema è considerato un’alternativa promettente alle moderne fonti di elettricità.
Alimentare un'auto elettrica in modalità wireless
Molti produttori di automobili alimentate a corrente elettrica stanno sviluppando una ricarica alternativa dell'auto senza collegarla alla rete. Un grande successo in questo settore è stato ottenuto dalla tecnologia di ricarica dei veicoli da una superficie stradale speciale, quando l'auto riceveva energia dalla superficie caricata da un campo magnetico o da onde a microonde. Ma tale rifornimento era possibile solo se la distanza tra la strada e il dispositivo ricevente non era superiore a 15 centimetri, il che non è sempre fattibile nelle condizioni moderne.
Questo sistema è in fase di sviluppo, quindi si può presumere che questo tipo di trasmissione di potenza senza conduttore sarà ancora sviluppato e, possibilmente, verrà introdotto nel moderno settore dei trasporti.
Sviluppi moderni nella trasmissione dell'energia
Nelle realtà moderne, l'elettricità wireless sta tornando ad essere un'area rilevante nello studio e nella progettazione dei dispositivi. Esistono i modi più promettenti per sviluppare la trasmissione di energia wireless, che includono:
- L'uso dell'elettricità in zone montane, nei casi in cui non è possibile posare cavi portanti fino al consumatore. Nonostante lo studio della questione dell'elettricità, ci sono luoghi sulla terra dove non c'è elettricità e le persone che vivono lì non possono godere di tale beneficio della civiltà. Naturalmente lì vengono spesso utilizzate fonti di energia autonome, come pannelli solari o generatori, ma questa risorsa è limitata e non può soddisfare pienamente il fabbisogno;
- Alcuni produttori di moderni elettrodomestici stanno già introducendo nei loro prodotti dispositivi per il trasferimento di energia wireless. Ad esempio, sul mercato viene offerta un'unità speciale che si collega alla rete elettrica e, convertendo la corrente continua in onde a microonde, la trasmette ai dispositivi circostanti. L'unica condizione per l'utilizzo di questo dispositivo è che l'elettrodomestico sia dotato di un dispositivo ricevente che converta queste onde in corrente continua. Sono in vendita televisori che funzionano interamente con l'energia wireless ricevuta da un trasmettitore;
- Per scopi militari, nella maggior parte dei casi nel settore della difesa, esistono sviluppi di dispositivi di comunicazione e altri dispositivi ausiliari.
Un grande passo avanti in questo settore della tecnologia si è verificato nel 2014, quando un gruppo di scienziati ha sviluppato un dispositivo per generare e ricevere energia a distanza in modalità wireless, utilizzando un sistema di lenti posizionato tra le bobine trasmittenti e riceventi. In precedenza, si riteneva che la trasmissione di corrente senza conduttore fosse possibile su una distanza non superiore alle dimensioni dei dispositivi, quindi era necessaria un'enorme struttura per trasportare l'elettricità su lunghe distanze. Ma i progettisti moderni hanno cambiato il principio di funzionamento di questo dispositivo e hanno creato un trasmettitore che non invia onde a microonde, ma campi magnetici a basse frequenze. In questo caso gli elettroni non perdono potenza e vengono trasmessi a distanza in un fascio concentrato, inoltre il consumo di energia è possibile non solo collegandosi alla parte ricevente, ma anche semplicemente trovandosi nella zona di azione del campo;
PER TUA INFORMAZIONE. Gli esperti di tecnologia progettano di trasformare un telefono cellulare o un tablet nel primo dispositivo che riceverà energia wireless. Lo sviluppo di un tale sistema è già in corso.
Le direzioni più promettenti
L'elettricità wireless è costantemente studiata da molti fisici e vengono prese in considerazione le direzioni più promettenti in quest'area, che includono:
- Ricarica i dispositivi mobili senza collegarsi a un cavo;
- Fornire energia ai veicoli aerei senza pilota è un'area che sarà molto richiesta sia nell'industria civile che in quella militare, poiché tali dispositivi sono stati recentemente utilizzati frequentemente per vari scopi.
La stessa procedura di trasmissione dei dati a distanza senza l'uso di fili era considerata qualche tempo fa una svolta nella ricerca fisica ed energetica, ora non sorprende più nessuno ed è diventata accessibile a chiunque; Grazie agli sviluppi e agli sviluppi della tecnologia moderna, il trasporto di elettricità con questo metodo sta diventando una realtà e può benissimo essere portato in vita.
Video
Il problema del trasferimento di energia a distanza non è stato ancora risolto. Anche se è stato messo in scena all'inizio del secolo. Il primo che è riuscito a realizzare questo sogno è stato Nikola Tesla: “Il trasferimento di energia senza fili non è una teoria e non è solo una probabilità, come pensa la maggior parte delle persone, ma un fenomeno che ho dimostrato sperimentalmente per diversi anni non mi è apparso subito e, come risultato di uno sviluppo lungo e graduale, è diventato la logica conseguenza della mia ricerca, che è stata dimostrata in modo convincente nel 1893, quando ho presentato per la prima volta al mondo lo schema del mio sistema di trasmissione senza fili di energia per tutti i tipi di scopi. I miei esperimenti con le correnti ad alta frequenza furono i primi mai condotti pubblicamente e suscitarono un vivo interesse per le possibilità che aprivano e anche per la natura sorprendente dei fenomeni stessi, che pochi specialisti conoscono. le attrezzature moderne apprezzeranno la difficoltà del compito quando avevo a disposizione dispositivi primitivi.
Nel 1891, Nikola Tesla progettò un trasformatore risonante (trasformatore di Tesla), che consentiva fluttuazioni di tensione ad alta frequenza con un'ampiezza fino a un milione di volt, e fu il primo a evidenziare gli effetti fisiologici delle correnti ad alta frequenza. Le onde stazionarie del campo elettrico osservate durante un temporale hanno portato Tesla all'idea della possibilità di creare un sistema per fornire elettricità ai consumatori di energia lontani dal generatore senza l'uso di cavi. Inizialmente, la bobina di Tesla veniva utilizzata per trasmettere energia su lunghe distanze senza fili, ma presto questa idea passò in secondo piano, poiché è quasi impossibile trasmettere energia a distanza in questo modo, la ragione di ciò è la bassa efficienza della bobina. Bobina di Tesla.
Il trasformatore di Tesla, o bobina di Tesla, è l'unica delle invenzioni di Nikola Tesla che oggi porta il suo nome. Questo è un classico trasformatore risonante, che produce alta tensione ad alta frequenza. Questo dispositivo è stato utilizzato dallo scienziato in diverse dimensioni e varianti per i suoi esperimenti. Il dispositivo fu dichiarato con brevetto n. 568176 del 22 settembre 1896 come “Apparecchio per la produzione di correnti elettriche ad alta frequenza e potenziale”.
Esistono 3 tipi di bobine di Tesla:
Bobina di Tesla con spinterometro SGTC - Bobina di Tesla su uno spinterometro.
Bobina di Tesla del tubo a vuoto VTTC - Bobina di Tesla su un tubo radio.
Bobina di Tesla allo stato solido SSTC - Bobina di Tesla su parti più complesse.
Descrizione del progetto del trasformatore. Nella sua forma elementare, è costituito da due bobine: primaria e secondaria, nonché da un cablaggio costituito da uno spinterometro (interruttore, si trova spesso la versione inglese di Spark Gap), un condensatore e un terminale (mostrato come "uscita" nel diagramma). A differenza di molti altri trasformatori, non è presente alcun nucleo ferrimagnetico. Pertanto l'induttanza reciproca tra le due bobine è molto inferiore a quella dei tradizionali trasformatori con nucleo ferrimagnetico. Inoltre, questo trasformatore non ha praticamente alcuna isteresi magnetica, il fenomeno del ritardo nelle variazioni dell'induzione magnetica rispetto alle variazioni della corrente e altri svantaggi introdotti dalla presenza di un ferromagnete nel campo del trasformatore. La bobina primaria insieme al condensatore forma un circuito oscillatorio, che include un elemento non lineare: uno spinterometro (spark gap). Lo scaricatore, nel caso più semplice, è un comune scaricatore a gas; solitamente costituito da elettrodi massicci.
La bobina secondaria forma anche un circuito oscillatorio, dove il ruolo di condensatore è svolto dal collegamento capacitivo tra il toroide, il dispositivo terminale, le spire della bobina stessa e gli altri elementi elettricamente conduttivi del circuito con la Terra. Il dispositivo finale (terminale) può essere realizzato sotto forma di disco, perno appuntito o sfera. Il terminale è progettato per produrre scariche di scintilla prevedibili di lunga durata. La geometria e la posizione relativa delle parti del trasformatore Tesla influenzano notevolmente le sue prestazioni, che sono simili ai problemi di progettazione di qualsiasi dispositivo ad alta tensione e alta frequenza.
Un altro dispositivo interessante è il generatore di Van de Graaff. Si tratta di un generatore di alta tensione, il cui principio di funzionamento si basa sull'elettrificazione di un nastro dielettrico in movimento. Il primo generatore fu sviluppato dal fisico americano Robert Van de Graaff nel 1929 e permise di ottenere una differenza di potenziale fino a 80 kilovolt. Nel 1931 e nel 1933 furono costruiti generatori più potenti che consentirono di raggiungere tensioni fino a 7 milioni di volt. Circuito generatore di Van de Graaff:
Un grande elettrodo metallico cavo, a forma di cupola emisferica, è montato su una colonna isolante ad alta tensione. L'estremità superiore del nastro trasportatore di cariche elettriche entra nella cavità dell'elettrodo, che è un nastro di gomma senza fine su base tessile, teso su due pulegge metalliche e che si muove normalmente ad una velocità di 20 - 40 m/sec. La puleggia inferiore, montata su una piastra metallica, viene messa in rotazione da un motore elettrico. La puleggia superiore si trova sotto l'elettrodo a cupola ad alta tensione ed è sotto la piena tensione della macchina. È inoltre presente un sistema di alimentazione per la sorgente ionica e per la sorgente stessa. L'estremità inferiore del nastro passa attraverso un elettrodo supportato da una sorgente convenzionale ad alta tensione ad alta tensione rispetto a terra fino a 100 kV. Come risultato della scarica corona, gli elettroni vengono trasferiti dal nastro all'elettrodo. La carica positiva del nastro sollevato dal trasportatore viene compensata superiormente dagli elettroni della cupola, che riceve una carica positiva. Il potenziale massimo ottenibile è limitato dalle proprietà isolanti della colonna e dell'aria circostante. Più grande è l'elettrodo, maggiore è il potenziale che può sopportare. Se l'installazione è sigillata ermeticamente e lo spazio interno è riempito con gas secco compresso, le dimensioni dell'elettrodo per un dato potenziale possono essere ridotte. Le particelle cariche vengono accelerate in un tubo sottovuoto situato tra l'elettrodo ad alta tensione e la "terra" o tra gli elettrodi, se ce ne sono due. Utilizzando un generatore di Van de Graaff si può ottenere un potenziale molto elevato, che consente di accelerare elettroni, protoni e deutoni fino a un'energia di 10 MeV e particelle alfa portanti una doppia carica fino a 20 MeV. L'energia delle particelle cariche all'uscita del generatore può essere facilmente controllata con grande precisione, rendendo possibili misurazioni precise. La corrente del fascio di protoni in modalità costante è 50 μA e in modalità pulsata può essere aumentata fino a 5 mA.
Se si crede alla storia, il progetto tecnologico rivoluzionario fu congelato a causa della mancanza di risorse finanziarie adeguate da parte di Tesla (questo problema perseguitò lo scienziato quasi tutto il tempo in cui lavorò in America). In generale, la pressione principale su di lui proveniva da un altro inventore, Thomas Edison e le sue aziende, che promuovevano la tecnologia della corrente continua mentre Tesla lavorava sulla corrente alternata (la cosiddetta “Guerra delle correnti”). La storia ha rimesso ogni cosa al suo posto: ormai quasi ovunque nelle reti elettriche cittadine viene utilizzata la corrente alternata, anche se ancora oggi continuano gli echi del passato (ad esempio, uno dei motivi dichiarati dei guasti dei famigerati treni Hyundai è l'uso della corrente diretta attuali linee elettriche in alcune sezioni della ferrovia ucraina).
Torre Wardenclyffe, dove Nikola Tesla condusse i suoi esperimenti con l'elettricità (foto del 1094)
Per quanto riguarda la Wardenclyffe Tower, secondo la leggenda, Tesla dimostrò a uno dei principali investitori J.P. Morgan, azionista della prima centrale idroelettrica del Niagara e degli impianti di rame al mondo (il rame, come sapete, è utilizzato nei cavi), un impianto funzionante per la trasmissione di corrente wireless, il cui costo per i consumatori sarebbe (se tali impianti fossero costruiti su scala industriale) un ordine di grandezza più economico per i consumatori, dopo il motivo per cui ha smesso di finanziare il progetto. Comunque sia, si è cominciato a parlare seriamente di trasmissione di energia senza fili solo 90 anni dopo, nel 2007. E anche se la strada è ancora lunga prima che le linee elettriche scompaiano completamente dal paesaggio urbano, oggi sono disponibili piccole cose carine come la ricarica wireless per il tuo dispositivo mobile.
Il progresso è passato inosservato
Se esaminiamo gli archivi delle notizie IT di almeno due anni fa, in tali raccolte troveremo solo rari rapporti secondo cui alcune aziende stanno sviluppando caricabatterie wireless e non una parola sui prodotti e sulle soluzioni finiti (ad eccezione dei principi di base e delle informazioni generali schemi). Oggi la ricarica wireless non è più qualcosa di super originale o concettuale. Tali dispositivi vengono venduti con tutte le loro forze (ad esempio, LG ha presentato i suoi caricabatterie al MWC 2013), vengono testati per i veicoli elettrici (Qualcomm lo sta facendo) e vengono persino utilizzati nei luoghi pubblici (ad esempio in alcune stazioni ferroviarie europee ). Inoltre, esistono già diversi standard per tale trasmissione di potenza e diverse alleanze li promuovono e sviluppano.
Bobine simili sono responsabili della ricarica wireless dei dispositivi mobili, una delle quali si trova nel telefono e l'altra nel caricabatterie stesso.
Lo standard più famoso è lo standard Qi, sviluppato dal Wireless Power Consortium, che comprende aziende famose come HTC, Huawei, LG Electronics, Motorola Mobility, Nokia, Samsung, Sony e un centinaio di altre organizzazioni. Questo consorzio è stato organizzato nel 2008 con l'obiettivo di creare un caricabatterie universale per dispositivi di diversi produttori e marchi. Nel suo lavoro, lo standard utilizza il principio dell'induzione magnetica, quando la stazione base è costituita da una bobina di induzione che crea un campo elettromagnetico quando la corrente alternata viene fornita dalla rete. Il dispositivo in carica contiene una bobina simile che reagisce a questo campo ed è in grado di convertire l'energia ricevuta attraverso di essa in corrente continua, che viene utilizzata per caricare la batteria (puoi saperne di più sul principio di funzionamento sul sito web del consorzio http:/ /www.wirelesspowerconsortium.com/what-we-do/how-it-works/). Inoltre, Qi supporta un protocollo di trasferimento dati tra caricabatterie e dispositivi di ricarica a una velocità di 2 kbps, che viene utilizzato per trasmettere dati sulla quantità di ricarica richiesta e sull'operazione richiesta.
Oggi molti smartphone supportano la ricarica wireless utilizzando lo standard Qi e i caricabatterie sono universali per tutti i dispositivi che supportano questo standard.
Qi ha anche un serio concorrente: la Power Matters Alliance, che comprende AT&T, Duracell, Starbucks, PowerKiss e Powermat Technologies. Questi nomi non sono affatto all'avanguardia nel mondo dell'informatica (soprattutto la catena di caffè Starbucks, che ha stretto un'alleanza perché intende introdurre questa tecnologia ovunque nei suoi stabilimenti), ma sono specializzati soprattutto nelle questioni energetiche. Questa alleanza è stata costituita non molto tempo fa, nel marzo 2012, come parte di uno dei programmi IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). Lo standard PMA da loro promosso funziona secondo il principio dell'induzione reciproca - un esempio particolare di induzione elettromagnetica (da non confondere con l'induzione magnetica utilizzata da Qi), quando cambia la corrente in uno dei conduttori o quando la posizione relativa di i conduttori cambiano, cambia il flusso magnetico attraverso il circuito del secondo, il campo magnetico generato dalla corrente nel primo conduttore, che provoca la comparsa di una forza elettromotrice nel secondo conduttore e (se il secondo conduttore è chiuso) un'induzione. attuale. Proprio come nel caso del Qi, questa corrente viene poi convertita in corrente continua e immessa nella batteria.
Bene, non dimenticare l'Alliance for Wireless Power, che comprende Samsung, Qualcomm, Ever Win Industries, Gill Industries, Peiker Acustic, SK Telecom, SanDisk, ecc. Questa organizzazione non ha ancora presentato soluzioni già pronte, ma tra le sue obiettivi, compreso lo sviluppo di cariche che funzionerebbero attraverso superfici non metalliche e che non utilizzerebbero bobine.
Uno degli obiettivi dell'Alliance for Wireless Power è la capacità di ricaricare senza essere vincolati a un luogo o un tipo di superficie specifici.
Da tutto quanto sopra possiamo trarre una semplice conclusione: tra un anno o due, la maggior parte dei dispositivi moderni sarà in grado di ricaricarsi senza utilizzare i caricabatterie tradizionali. Per ora la potenza di ricarica wireless è sufficiente soprattutto per gli smartphone, ma presto tali apparecchi arriveranno anche per tablet e laptop (Apple ha recentemente brevettato la ricarica wireless per l'iPad). Ciò significa che il problema della scarica dei dispositivi sarà risolto quasi completamente: metti o posiziona il dispositivo in un determinato luogo e anche durante il funzionamento si carica (o, a seconda della potenza, si scarica molto più lentamente). Con il passare del tempo, non c'è dubbio che il loro raggio d'azione si amplierà (ora è necessario utilizzare un apposito tappetino o supporto su cui appoggiare il dispositivo, oppure deve essere molto vicino), e saranno universalmente installati su automobili, treni e anche, forse, aeroplani.
Bene, un'altra conclusione: molto probabilmente, non sarà possibile evitare un'altra guerra di formati tra standard diversi e le alleanze che li promuovono.
Elimineremo i fili?
La ricarica wireless dei dispositivi è, ovviamente, una buona cosa. Ma i poteri che ne derivano sono sufficienti solo per gli scopi dichiarati. Con l’aiuto di queste tecnologie è ancora impossibile illuminare una casa e tanto meno far funzionare i grandi elettrodomestici. Tuttavia, sono in corso esperimenti sulla trasmissione wireless ad alta potenza dell’elettricità, che si basano, tra l’altro, sui materiali di Tesla. Lo scienziato stesso propose di installare in tutto il mondo (qui, molto probabilmente, si intendevano i paesi sviluppati a quel tempo, di cui erano molto meno di adesso) più di 30 stazioni riceventi e trasmittenti che combinassero la trasmissione di energia con la trasmissione radio e le comunicazioni wireless direzionali , che consentirebbe di eliminare numerose linee elettriche ad alta tensione e faciliterebbe il consolidamento della produzione elettrica su scala globale.
Oggi esistono diversi metodi per risolvere il problema del trasferimento di energia wireless, tuttavia tutti finora consentono di ottenere risultati insignificanti in termini globali; Non parliamo nemmeno di chilometri. Metodi come la trasmissione a ultrasuoni, laser ed elettromagnetica presentano limitazioni significative (brevi distanze, necessità di visibilità diretta dei dispositivi di trasmissione, loro dimensioni e, nel caso delle onde elettromagnetiche, efficienza molto bassa e danni alla salute causati da un campo potente). Pertanto, gli sviluppi più promettenti riguardano l’uso di un campo magnetico o, più precisamente, di un’interazione magnetica risonante. Uno di questi è WiTricity, sviluppato dalla società WiTricity, fondata dal professore del MIT Marin Soljacic e da alcuni suoi colleghi.
Così, nel 2007, sono riusciti a trasmettere una corrente di 60 W su una distanza di 2 m. Era sufficiente per accendere una lampadina e l'efficienza era del 40%. Ma l'innegabile vantaggio della tecnologia utilizzata è che praticamente non interagisce con gli esseri viventi (l'intensità del campo, secondo gli autori, è 10mila volte più debole di quella che regna nel nucleo di uno scanner per risonanza magnetica) o con le apparecchiature mediche (pacemaker, ecc.), né con altre radiazioni, il che significa che non interferirà, ad esempio, con il funzionamento della stessa Wi-Fi.
La cosa più interessante è che l’efficienza del sistema WiTricity è influenzata non solo dalle dimensioni, dalla geometria e dalla configurazione delle bobine, nonché dalla distanza tra loro, ma anche dal numero di consumatori, e in modo positivo. Due dispositivi riceventi posizionati a una distanza compresa tra 1,6 e 2,7 m su entrambi i lati dell'"antenna" trasmittente hanno mostrato un'efficienza migliore del 10% rispetto a singolarmente: questo risolve il problema di collegare molti dispositivi a una fonte di alimentazione.
