Elektřina bez vodičů. Směrem k novému světu bezdrátové elektřiny

Na konci 19. století objev objevu, že by se elektřina mohla použít k záři žárovky, způsobil explozi výzkumu zaměřeného na nalezení nejlepšího způsobu přenosu elektřiny.

Na čele závodu byl slavný fyzik a vynálezce Nikola Tesla, který vyvinul velkolepý projekt. Nelze uvěřit ve skutečnost vytvoření kolosální sítě vodičů pokrývající všechna města, ulice, budovy a pokoje, Tesla dospěl k závěru, že jedinou možnou metodou přenosu je bezdrátová komunikace. Navrhl věž o výšce přibližně 57 metrů, která měla přenášet energii na vzdálenost mnoha kilometrů, a dokonce ji začal stavět na Long Islandu. Byla provedena řada experimentů, ale nedostatek peněz nedovolil dokončení věže. Myšlenka přenosu energie vzduchem byla rozptýlena, jakmile se ukázalo, že průmysl byl schopen vyvinout a implementovat kabelovou infrastrukturu.

A nyní, před několika lety, byl docentem fyziky na Massachusetts Institute of Technology (MIT), Marin Soljačić, probuzen sladkým snem naléhavým výkřikem mobilního telefonu. "Telefon se nezastavil a požadoval, aby jsem ho nabil," říká Soljacic. Unavený a ne chystající se vstát, začal snít o tom, že se telefon, když je doma, začne nabíjet sám.
Soljacic zahájil výzkum způsobů přenosu energie bez vodičů. Opustil projekty dálkového přenosu energie, jako je projekt Tesla, a zaměřil se na metody přenosu energie na krátkou vzdálenost, které by umožnily nabíjení nebo dokonce zapnutí přenosných zařízení - mobilních telefonů, PDA, notebooků.
Nejprve zvažoval možnost využití rádiových vln, které přenášejí informace tak efektivně na dálku, ale zjistil, že v tomto případě bude většina energie rozptýlena ve vesmíru. Použití laseru vyžadovalo, aby zdroj energie a dobíjecí zařízení byly v zorném poli navzájem bez jakýchkoli překážek mezi nimi. Kromě toho byla tato metoda plná poškození předmětů zachycených v přenosové lince. Soljacic proto začal hledat metodu přenosu, která by byla jak účinná, tj. Schopná přenášet energii bez rozptylování, tak bezpečná.
Nakonec se usadil na fenoménu rezonanční vazby, když dva objekty naladěné na stejnou frekvenci si intenzivně vyměňovaly energii mezi sebou, zatímco s ostatními objekty jen slabě interagovaly. Klasickým příkladem tohoto efektu je zkušenost s několika sklenicemi naplněnými vínem, každá do jiné úrovně než ostatní. Výsledkem je, že pro každé sklo existuje jedinečná frekvence zvuku, která způsobuje vibrace. Pokud si zpěvák vezme na vědomí vhodnou frekvenci, může jedna z brýlí přijmout takovou dávku akustické energie, že se rozpadne, zatímco zbývající brýle zůstanou nedotčeny.
Soljacic si uvědomil, že magnetická rezonance je slibný způsob přenosu elektřiny. Magnetické pole se šíří volně v prostoru a při správných frekvencích neškodí živým věcem. Ve spolupráci s profesory fyziky MIT Johnem Joannopoulosem a Peterem Fisherem a třemi studenty vyvinul jednoduché zařízení, které bezdrátově osvětluje žárovku 60 W.
Zařízení sestávalo ze dvou měděných cívek naladěných na rezonanci zavěšených od stropu ve vzdálenosti asi dvou metrů. Jedna cívka byla připojena ke zdroji střídavého proudu a vytvořila magnetické pole. Druhá cívka naladěná na stejnou frekvenci a připojená k žárovce, rezonující v magnetickém poli, generovala proud, který žárovku zapálil. Zařízení fungovalo, i když byla mezi svitky umístěna tenká zeď.

Je pozoruhodné, že instalace nevyžaduje ani přímou viditelnost mezi přijímačem a vysílačem. Jako experiment byly mezi ně umístěny kartonové a železné plechy, ale to neovlivnilo dodávku proudu.
Nejúčinnější ze zařízení vytvořených tímto okamžikem jsou měděné cívky 60 centimetrů a magnetické pole s frekvencí 10 megahertzů. Umožňuje vám přenášet energii na vzdálenost dvou metrů s 50% účinností. Výzkum se provádí se stříbrem a dalšími materiály, aby se zmenšila velikost cívek a zvýšila se účinnost. Soldacic doufá, že dosáhne 70-80 procent účinnosti přenosu.

Fyzici z Massachusetts vysvětlují, že princip instalace je založen na rezonančním mechanismu, tj. Jevu, který způsobuje vibrace v objektu, když je vystaven energii určité frekvence. Pokud však mají dva objekty stejné indexy rezonance, mohou si vyměňovat energii a nijak neovlivňovat okolní objekty.

V přírodě existuje mnoho příkladů rezonance. Nejznámějším příkladem rezonance je situace, kdy je několik skleněných sklenic naplněno různými množstvími vody, pokud je každá sklenice poklepána kovovou lžičkou, každá sklenice vydá jedinečný zvuk.

Místo akustické rezonance použili fyzikové ve WiTricity frekvenční rezonanci elektromagnetických vln. Při instalaci rezonují obě cívky ve frekvenčním rozsahu 10 MHz a vyměňují si elektřinu a čím delší je interakce mezi prvky, tím více proudu přichází k přijímači. Kromě toho, čím nižší je rezonanční rozsah, tím je výsledkem větší rozsah vlnových délek a tím větší může být vzdálenost mezi přijímačem a vysílačem.

Dalším důležitým faktorem je, že toto nastavení nepoškodí lidské zdraví, protože pracuje na nízkých frekvencích hlavně v magnetickém spektru.

"Pokud víme, lidské organismy nereagují na magnetickou interakci. Kdyby byla vaše frekvence znatelná, například 2 GHz, pak byste dostali účinek mikrovlnné trouby a to by byl úplně jiný efekt," říká jeden z vývojářů instalace, Marine Soladzic.

V současné době se zkoumá řada dalších způsobů bezdrátového nabíjení baterií. Startupy jako Powercast, Fulton Innovation a WildCharge začaly uvádět na trh adaptéry, které umožňují bezdrátové nabíjení mobilních telefonů, MP3 přehrávačů a dalších zařízení doma nebo v autě. Přístup společnosti Soljacic je však odlišný v tom, že umožňuje automatické nabíjení zařízení, jakmile spadnou do oblasti působení bezdrátového vysílače.
Práce skupiny Soljacic upoutala pozornost společností vyrábějících elektronická zařízení i automobilového průmyslu. Výzkum byl financován Ministerstvem obrany USA, které doufalo v získávání bezdrátové technologie automatického dobíjení baterií. Soldjacic však raději nerozšíří o možné průmyslové aplikaci své technologie.
V dnešním světě baterií poháněných baterií existuje tolik potenciálních aplikací, ve kterých lze naši technologii použít, "říká.„ Je to velmi výkonná metoda. "