категории: Интересни факти, Интересни електрически новини
Брой преглеждания: 45750
Коментари към статията: 12
Безжично предаване на захранване: трудна история на ставане
От дълъг списък от фантастични технически идеи, реализирани днес, само мечтата за безжично предаване на електрическа енергия продължава да остава недостъпна. Подробно описание на енергийните лъчи в романите за научна фантастика дразнет инженерите с очевидната им нужда и същевременно с практическата невъзможност за прилагане. Но ситуацията постепенно се променя към по-добро.
От самото начало на откриването на електричеството имаше проблем с нейното предаване до крайния потребител. Развитието на промишленото производство доведе до рязко увеличение на търсенето на електроенергия. Проводниците и полюсите на електрическите електропроводи са станали неразделен елемент на пейзажите. Но само специалистите знаят колко пари и усилия се изразходват за поддържане на тези линии в работно състояние и колко енергия се губи в тях.
Изкопаемите ресурси постепенно се изчерпват и проблемите с доставките на енергия силно се тласкат към вратата на енергията. Съвременното човешко общество навлезе в ерата на космическото изследване, така че нашите възгледи се насочват към очевидния източник на неизчерпаема енергия - Слънцето. За милиарди години този термоядрен реактор излъчва фантастични количества енергия, малка част от които биха били достатъчни за човечеството в продължение на много години. Но един „малък“ проблем: как да прехвърлим получената енергия на потребителя на Земята?
От този момент започва сериозна дискусия относно възможностите за щастие на човечеството с неограничени ресурси. Засега списъкът на средствата за съвременни космически технологии има два начина за решаване на проблема. Единият е свързан с пренос на енергия от лазерен лъч към заземяващите приемни терминали. Второ - с микровълнов трансфер на енергия.
Лазерният трансфер на енергия среща няколко основни затруднения. Първият е свързан с ефективността на първичното преобразуване на слънчевата радиация в кохерентно лазерно лъчение. И второто се опира на ефективността на преноса на енергия от космоса към Земята. По първия проблем е постигнат напредък: учени от Япония отчетоха преобразуването на слънчевата енергия в лазерно лъчение с ефективност от 42%. Но преносът на енергия на повърхността включва редица задачи, които са трудни за решаване.
Затихване на лазерен лъч, чийто диаметър на повърхността на Земята може да бъде стотици метри. Интензивността му зависи от метеорологичните условия, точността на насочване към приемния терминал и дори от масата на параметрите. Летящите самолети или стада птици, уловени в силов лъч, ще изкривят или отслабят неговата сила. Ако подобен инцидент остане незабелязан за самолет, тогава птиците ще пострадат значително: интензитетът на радиация в близост до повърхността на Земята ще бъде десетки пъти по-мощен от обедното Слънце.
Вторият начин на пренос на енергия са микровълновите вълни с честоти от 2,4 до 5,8 GHz. Има атмосферен „прозорец“, в който затихването на енергията е минимално. Но приемащата част от енергията е много сложна и изисква разработването на съвременни антени. Според учените, за предаване на мощност от 5 MW от височина от 36 000 км (геостационарна орбита), ще е необходима предавателна антена с размери 1 км и приемна антена с широчина 10 км. Такива структури в близко бъдеще за човечеството не могат да си позволят.
В тази ситуация напредъкът започна от другата страна. Развитието на съвременни комуникационни и мобилни изчислителни устройства изисква често презареждане на техните батерии. По принцип това не представлява особен проблем, особено когато имате едно или две такива устройства. Но ако в семейството или офиса има десетки от тях, тогава непрекъснатото търсене на устройства за зареждане, съвместими с продукти, е разсейващо и досадно.
Според слуховете, именно това обстоятелство подтикна Марина Солячич, служителка на Университета в Масачузетс, да Идеята за начин за прехвърляне на енергия без проводници. След като сигналът за разреден мобилен телефон го събуди няколко пъти посред нощ, той реши сериозно да се справи с проблема зареждайте безжично мобилните си устройства.
В резултат на това се появи напълно нова технология за прехвърляне на енергия от мрежата към мобилните устройства, Методът се състои в резонансно свързване, като се използва магнитното поле на приемника и предавателя. Зад неразбираемо име и не по-малко неясен механизъм (методът е патентован и се пази в тайна) се крие метод за пренос на енергия без проводници с ефективност над 40%. Технологията се нарича «WiTricity».
Принципът на работа на технологията за трансфер на енергия без проводници "WiTricity"
Безжично зарядно за мобилен телефон WiTricity
Според авторите на изобретението това не е "чист" резонанс на свързаните вериги и не е така Tesla Трансформатор, с индуктивно свързване. Радиусът на пренос на енергия днес е малко повече от два метра, в бъдеще - до 5-7 метра.
Подобни технологии са трескаво разработени от други фирми: Intel демонстрира своята технология WREL с ефективност на трансфера на енергия до 75%. През 2009 г. Sony демонстрира работата на телевизор без мрежова връзка.
Демонстрация на технологии WiTricity:
Демонстрация на безжична технология на Intel WREL:
Само едно обстоятелство е тревожно: независимо от метода на предаване и техническите трикове, енергийната плътност и силата на полето в помещенията трябва да бъдат достатъчно високи, за да захранват устройства с мощност от няколко десетки вата.
Според самите разработчици все още няма информация за биологичните ефекти върху хората на такива системи. Предвид скорошната поява и различен подход към внедряването на устройства за пренос на енергия, подобни проучвания тепърва предстоят и резултатите няма да се появят скоро. И можем да преценим отрицателното им въздействие само косвено. Нещо отново ще изчезне от домовете ни, като хлебарки.
Без да се опитваме да задълбаваме в тънкостите на технологиите за пренос на енергия, можем да кажем, че на нивото на разстояния до 10 метра в близко бъдеще безжичните устройства за пренос на енергия ще се превърнат в реалност. Можете да гледате телевизия, да използвате компютър и да зареждате мобилни устройства, без да се притеснявате за наличието на кабели и контакти.
Но започнахме с проблеми с предаването не на десетки и стотици ватове, а на по-сериозни мощности. За съжаление днес Най-доброто постижение в тази посока е пилотното предаване на мощност от 30 киловата на разстояние 2 километра (1 миля). Това събитие се е случило през 1975 г. и оттогава не е постигнат сериозен напредък. Следователно през следващите десетилетия не трябва да се очаква пробив в областта на безжичното предаване на енергия. Научната фантастика може да спи досега.
Вижте също на e.imadeself.com
: