Kategorijas: Interesanti fakti, Interesantas elektriskās ziņas
Skatījumu skaits: 45750
Komentāri par rakstu: 12
Bezvadu enerģijas pārvade: sarežģīta kļūšanas vēsture
No garajā šodien īstenoto fantastisko tehnisko ideju saraksta tikai sapnis par bezvadu elektriskās enerģijas pārraidi joprojām ir nepieņemams. Sīki izstrādāti enerģijas staru apraksti zinātniskās fantastikas romānos kaitina inženierus ar acīmredzamo vajadzību un vienlaikus ar to praktisko neiespējamību. Bet situācija pakāpeniski mainās uz labo pusi.
Kopš elektrības atklāšanas sākuma bija problēma ar tās pārvadi galapatērētājam. Rūpnieciskās ražošanas attīstība ir strauji palielinājusi pieprasījumu pēc elektrības. Elektrisko pārvades līniju vadi un stabi ir kļuvuši par neatņemamu ainavu elementu. Bet tikai speciālisti zina, cik daudz naudas un pūļu iztērē šo līniju uzturēšanai darba stāvoklī, un cik daudz enerģijas tajās tiek zaudēta.
Fosilie resursi pakāpeniski izbeidzas, un enerģijas piegādes problēmas nopietni piepūlas pie enerģijas durvīm. Mūsdienu cilvēku sabiedrība ir iegājusi kosmosa izpētes laikmetā, tāpēc mūsu uzskati pievēršas acīmredzamajam neizsmeļamās enerģijas avotam - Saulei. Miljardiem gadu šis kodolreaktors izstaro fantastiskus enerģijas daudzumus, kuru nelielai daļai cilvēcei būtu pietiekami daudzus gadus. Bet viena “maza” problēma: kā nodot saņemto enerģiju patērētājam uz Zemes?
No šī brīža sākas nopietna diskusija par iespējām padarīt cilvēci laimīgu ar neierobežotiem resursiem. Līdz šim mūsdienu kosmosa tehnoloģiju rīku sarakstā ir divi veidi, kā atrisināt problēmu. Viens ir saistīts ar lāzera stara enerģijas pārnešana uz zemes saņemšanas termināļiem. Otrais - ar mikroviļņu enerģijas pārnešana.
Lāzera enerģijas pārnešana sastopas ar vairākām būtiskām grūtībām. Pirmais ir saistīts ar saules starojuma primārās pārvēršanas koherentā lāzera starojumā efektivitāti. Un otrais balstās uz enerģijas pārneses efektivitāti no kosmosa uz Zemi. Attiecībā uz pirmo problēmu ir panākts progress: zinātnieki no Japānas ziņoja par saules enerģijas pārvēršanu lāzera starojumā ar efektivitāti 42%. Bet enerģijas pārnešana uz virsmu ietver vairākus uzdevumus, kurus ir grūti atrisināt.
Lāzera stara vājināšana, kura diametrs Zemes virsmā var būt simtiem metru. Tās intensitāte ir atkarīga no laika apstākļiem, precizitātes, kas norāda uz uztveršanas termināli, un pat no parametru masas. Lidojošās lidmašīnas vai putnu pulki, kas nozvejoti staru kūli, izkropļos vai vājinās tā spēku. Ja šāds atgadījums lidmašīnai paliks nepamanīts, putni nopietni cietīs: radiācijas intensitāte Zemes virsmas tuvumā būs desmitiem reižu jaudīgāka nekā pusdienlaika saule.
Otrs enerģijas pārneses veids ir mikroviļņu viļņi ar frekvenci no 2,4 līdz 5,8 GHz. Šeit ir atmosfēras “logs”, kurā enerģijas pavājināšanās ir minimāla. Bet enerģijas saņemošā daļa ir ļoti sarežģīta un prasa modernu antenu komponentu attīstību. Pēc zinātnieku domām, lai pārraidītu 5 MW jaudu no 36 000 km augstuma (ģeostacionārā orbītā), būs nepieciešama 1 km liela raidīšanas antena un 10 km garā uztverošā antena. Šādas iespējas cilvēcei tuvākajā laikā nevar atļauties.
Šajā situācijā progress sākās no otras puses. Mūsdienu sakaru un mobilo skaitļošanas ierīču attīstība ir prasījusi bieži uzlādēt akumulatorus. Principā tas nerada īpašu problēmu, it īpaši, ja jums ir viena vai divas šādas ierīces. Bet, ja ģimenē vai birojā to ir desmitiem, tad nepārtraukta ar produktiem saderīgu lādēšanas ierīču meklēšana novērš uzmanību un kaitina.
Pēc baumām, tieši šis apstāklis pamudināja Masačūsetsas universitātes darbinieku Marinu Soločeču Ideja par veidu, kā nodot enerģiju bez vadiem. Pēc tam, kad nakts vidū vairākas reizes viņu pamodināja izlādēta mobilā tālruņa signāls, viņš nolēma nopietni risināt problēmu bezvadu uzlādēt mobilās ierīces.
Rezultātā tas parādījās pilnībā jauna tehnoloģija enerģijas pārnešanai no tīkla uz mobilajām ierīcēm. Metode sastāv no rezonanses savienošanas, izmantojot uztvērēja un raidītāja magnētisko lauku. Aiz nesaprotama nosaukuma un ne mazāk neskaidra mehānisma (metode ir patentēta un tiek turēta noslēpumā) slēpta enerģijas pārneses metode bez vadītājiem, kuras efektivitāte pārsniedz 40%. Tiek saukta tehnoloģija WiTricity.
Enerģijas pārvades bez vadiem tehnoloģijas "WiTricity" darbības princips
Bezvadu lādētājs mobilajam tālrunim WiTricity
Pēc izgudrojuma autoru domām, tā nav savienoto shēmu “tīra” rezonanse, un tā nav Tesla Transformers, ar induktīvo sakabi. Enerģijas pārneses rādiuss šodien ir nedaudz vairāk par diviem metriem, nākotnē - līdz 5-7 metriem.
Līdzīgas tehnoloģijas drudžaini izstrādā citas firmas: Intel ir demonstrējis savu tehnoloģiju WREL ar enerģijas pārneses efektivitāti līdz 75%. 2009. gadā Sony demonstrēja televizora darbību bez tīkla savienojuma.
Tehnoloģiju demonstrācija WiTricity:
Intel WREL bezvadu tehnoloģijas demonstrācija:
Satraucošs ir tikai viens apstāklis: neatkarīgi no pārraides metodes un tehniskajiem trikiem, enerģijas blīvumam un lauka intensitātei telpās jābūt pietiekami augstam, lai darbinātu ierīces ar vairāku desmitu vatu jaudu.
Pēc pašu izstrādātāju domām, informācija par šādu sistēmu bioloģisko iedarbību uz cilvēkiem vēl nav pieejama. Ņemot vērā neseno parādīšanos un atšķirīgo pieeju enerģijas pārvades ierīču ieviešanai, šādi pētījumi vēl ir jāveic, un rezultāti drīz neparādīsies. Un to negatīvo ietekmi mēs varam spriest tikai netieši. Kaut kas atkal pazudīs no mūsu mājām, piemēram, prusaki.
Nemēģinot ienirt enerģijas pārnešanas tehnoloģiju sarežģītībā, mēs varam teikt, ka tuvākajā nākotnē attāluma līdz 10 metriem līmenī bezvadu enerģijas pārneses ierīces kļūs par realitāti. Varat skatīties televizoru, izmantot datoru un uzlādēt mobilās ierīces, neuztraucoties par auklu un kontaktligzdu klātbūtni.
Bet mēs sākām ar pārvades problēmām, kas nav saistītas ar desmitiem un simtiem vatu, bet gan ar nopietnākām jaudām. Diemžēl šodien Labākais sasniegums šajā virzienā ir 30 kilovatu jaudas pilota pārvade 2 kilometru (1 jūdzes) attālumā. Šis notikums notika 1975. gadā, un kopš tā laika nopietns progress nav panākts. Tāpēc nākamajās desmitgadēs nevajadzētu gaidīt izrāvienu bezvadu enerģijas pārvades jomā. Zinātniskā fantastika var gulēt līdz šim.
Skatīt arī vietnē e.imadeself.com
: