Metody bezdrátového přenosu energie

Zákon vzájemného působení elektrických proudů, který objevil Andre Marie Ampere v roce 1820, položil základ pro další rozvoj vědy o elektřině a magnetismu. Po 11 letech experimentoval Michael Faraday experimentálně, že měnící se magnetické pole generované elektrickým proudem je schopné indukovat elektrický proud v jiném vodiči. Takže to bylo vytvořeno první elektrický transformátor.

V 1864, James Clerk Maxwell konečně systematizoval experimentální data Faradaye, dávat jim formu přesných matematických rovnic, díky kterému byl vytvořen základ klasické elektrodynamiky, protože tyto rovnice popisovaly vztah elektromagnetického pole s elektrickými proudy a náboji, a následkem toho by měla být existence elektromagnetických vln.

V roce 1888 Heinrich Hertz experimentálně potvrdil existenci elektromagnetických vln předpovídaných Maxwellem. Jeho vysílač jisker s vrtulníkem založeným na Rumkorffově cívce mohl produkovat elektromagnetické vlny s frekvencí až 0,5 gigahertz, které mohlo být přijímáno několika přijímači naladěnými na rezonanci s vysílačem.

Přijímače mohly být umístěny ve vzdálenosti až 3 metrů, a když se ve vysílači objevila jiskra, objevily se v přijímačích také jiskry. Tak se konalo první experimenty na bezdrátovém přenosu elektrické energie pomocí elektromagnetických vln.

V roce 1891 Nikola TeslaPři studiu střídavých proudů vysokého napětí a vysoké frekvence dochází k závěru, že je mimořádně důležité zvolit jak vlnovou délku, tak provozní napětí vysílače pro konkrétní účely, a není nutné zvyšovat frekvenci příliš vysoko.

Vědec poznamenává, že dolní mez frekvencí a napětí, ve kterých byl v té době schopen dosáhnout nejlepších výsledků, je od 15 000 do 20 000 výkyvů za sekundu s potenciálem 20 000 voltů. Tesla přijal vysokofrekvenční a vysokonapěťový proud pomocí oscilačního výboje kondenzátoru (viz - Tesla Transformer) Poznamenal, že tento typ elektrického vysílače je vhodný jak pro výrobu světla, tak pro přenos elektřiny pro výrobu světla.

V období od roku 1891 do roku 1894 vědec opakovaně demonstroval bezdrátový přenos a záři vakuových trubic ve vysokofrekvenčním elektrostatickém poli, přičemž si všiml, že energie elektrostatického pole je absorbována lampou, přeměněna na světlo a energie elektromagnetického pole použitá pro elektromagnetickou indukci za účelem získání podobné Výsledek se odráží hlavně a jen malá část z něj se přemění na světlo.

Vědec tvrdí, že ani při použití rezonance při přenosu pomocí elektromagnetické vlny nelze přenášet značné množství elektrické energie. Jeho cílem během této doby práce bylo bezdrátové přenesení přesně velkého množství elektrické energie.

Dokud ne 1897, souběžně s prací Tesla, výzkum elektromagnetických vln byl prováděn: Jagdish Boche v Indii, Alexander Popov v Rusku a Guglielmo Marconi v Itálii.

Po Teslových veřejných přednáškách promluví Jagdish Bose v listopadu 1894 v Kalkatě s demonstrací bezdrátového přenosu elektřiny, kde zapálí střelný prach a přenáší elektrickou energii na dálku.

Po Boche, konkrétně 25. dubna 1895, Alexander Popov, pomocí Morseova kódu, vyslal první rozhlasovou zprávu, a toto datum (7. května v novém stylu) je nyní každoročně v Rusku oslavováno jako Radio Day.

V roce 1896, Marconi, přicházející do Velké Británie, předváděl svůj aparát vysíláním signálu 1,5 km od střechy budovy pošty v Londýně do jiné budovy pomocí Morseova kódu.Poté vylepšil svůj vynález a dokázal vyslat signál podél Salisbury Plain již ve vzdálenosti 3 km.

Tesla v roce 1896 úspěšně vysílá a přijímá signály ve vzdálenosti mezi vysílačem a přijímačem asi 48 kilometrů. Dosud však žádný z vědců nedokázal přenášet značné množství elektrické energie na velkou vzdálenost.

Experimentování v Colorado Springs v roce 1899, Tesla píše: „Selhání indukční metody se jeví jako obrovské ve srovnání se způsobem excitace náboje ze země a vzduchu.“ Toto bude začátek vědeckého výzkumu zaměřeného na přenos elektřiny na značné vzdálenosti bez použití kabelů. V lednu 1900 si Tesla ve svém deníku zapíše poznámku o úspěšném přenosu energie na cívku „odvezenou daleko do pole“, ze které byla lampa napájena.

Největším úspěchem vědce bude spuštění 15. června 1903 věže Vordencliff na Long Islandu, jejímž cílem je přenášet elektrickou energii na značnou vzdálenost ve velkých množstvích bez vodičů. Uzemněné sekundární vinutí rezonančního transformátoru, završené měděnou sférickou kupolí, mělo excitovat náboj země a vodivé vrstvy vzduchu, aby se stalo prvkem velkého rezonančního obvodu.

Vědci se tedy podařilo vyslat 200 lamp 50 wattů ve vzdálenosti asi 40 km od vysílače. Na základě ekonomické proveditelnosti však financování projektu zastavil Morgan, který od samého počátku investoval peníze do projektu s cílem přijímat bezdrátové komunikace a přenášet volnou energii v průmyslovém měřítku na dálku, jak mu podnikatel kategoricky nevyhovoval. V roce 1917 byla věž, navržená pro bezdrátový přenos elektrické energie, zničena.

Přečtěte si více o experimentech Nikola Tesly zde:Rezonanční metoda bezdrátového přenosu elektrické energie Nikola Tesla

Mnohem později, od roku 1961 do roku 1964, experimentoval odborník v oblasti mikrovlnné elektroniky William Brown ve Spojených státech s přenosovými cestami mikrovlnné energie.

V roce 1964 poprvé otestoval zařízení (model vrtulníku), které je schopné přijímat a používat mikrovlnnou energii ve formě stejnosměrného proudu, a to díky anténnímu poli sestávajícímu z půlvlnných dipólů, z nichž každá je nabita vysoce účinnými Schottkyho diodami. Do roku 1976 převedl William Brown mikrovlnný výkon 30 kW na vzdálenost 1,6 km s účinností přesahující 80%.

V roce 2007 byl výzkumný tým technologického institutu Massachusetts pod vedením profesora Marina Solyachicha schopen bezdrátově přenášet energii na vzdálenost 2 metrů. Vysílaný výkon stačil k napájení 60 W žárovky.

V srdci jejich technologie (nazývané WiTricity) je fenomén elektromagnetické rezonance. Vysílač a přijímač jsou dvě měděné cívky o průměru 60 cm rezonující při stejné frekvenci. Vysílač je připojen ke zdroji energie a přijímač je připojen k žárovce. Obvody jsou naladěny na frekvenci 10 MHz. Přijímač v tomto případě přijímá pouze 40-45% přenášené elektřiny.

Přibližně ve stejnou dobu společnost Intel předvedla podobnou technologii pro bezdrátový přenos energie.

V roce 2010 představila skupina Haier Group, čínský výrobce domácích spotřebičů, na veletrhu CES 2010 svůj jedinečný produkt - plně bezdrátový LCD televizor založený na této technologii.

Přečtěte si také toto téma:Qi Electronic Power Wireless Standard