ไฟฟ้าโดยไม่ต้องใช้สายไฟ สู่โลกใหม่ของการผลิตไฟฟ้าแบบไร้สาย

ในตอนท้ายของศตวรรษที่ 19 การค้นพบว่าไฟฟ้าสามารถนำมาใช้เพื่อทำให้หลอดไฟเรืองแสงทำให้เกิดการระเบิดของการวิจัยที่มุ่งหาวิธีที่ดีที่สุดในการส่งไฟฟ้า

หัวหน้านักแข่งคือนักฟิสิกส์และนักประดิษฐ์ชื่อดัง Nikola Tesla ผู้พัฒนาโครงการที่ยิ่งใหญ่ ไม่สามารถเชื่อในความเป็นจริงของการสร้างเครือข่ายสายไฟขนาดใหญ่ที่ครอบคลุมเมืองถนนอาคารและห้องทั้งหมดเทสลาได้ข้อสรุปว่าวิธีการส่งสัญญาณที่เป็นไปได้เพียงอย่างเดียวไร้สาย เขาออกแบบหอสูงประมาณ 57 เมตรซึ่งควรจะส่งพลังงานในระยะทางหลายกิโลเมตรและเริ่มสร้างขึ้นบนลองไอส์แลนด์ มีการทดลองหลายครั้ง แต่การขาดเงินไม่อนุญาตให้สร้างหอคอยให้เสร็จ ความคิดในการส่งพลังงานทางอากาศกระจัดกระจายทันทีที่ปรากฎว่าอุตสาหกรรมสามารถพัฒนาและใช้โครงสร้างพื้นฐานแบบใช้สาย

และตอนนี้ไม่กี่ปีที่ผ่านมารองศาสตราจารย์ภาควิชาฟิสิกส์ที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) Marin Soljačićถูกปลุกให้ตื่นขึ้นจากความฝันอันแสนหวานจากเสียงโทรศัพท์มือถือที่ยืนยง “ โทรศัพท์ไม่หยุดโดยเรียกร้องให้ฉันตั้งค่าให้ชาร์จ” Soljacic กล่าว เหนื่อยและไม่อยากลุกขึ้นเขาเริ่มฝันว่าโทรศัพท์อยู่ที่บ้านเริ่มคิดเอง
Soljacic เริ่มทำการวิจัยเกี่ยวกับวิธีการถ่ายโอนพลังงานโดยไม่ใช้สายไฟ เขาละทิ้งโครงการส่งพลังงานระยะยาวเช่นโครงการเทสลาและมุ่งเน้นไปที่วิธีการส่งพลังงานระยะสั้นที่จะอนุญาตให้ชาร์จหรือเปิดอุปกรณ์พกพา - โทรศัพท์มือถือพีดีเอแล็ปท็อป
ในตอนแรกเขาพิจารณาความเป็นไปได้ของการใช้คลื่นวิทยุที่ส่งข้อมูลอย่างมีประสิทธิภาพในระยะไกล แต่พบว่าในกรณีนี้พลังงานส่วนใหญ่จะกระจายไปในอวกาศ การใช้เลเซอร์จำเป็นต้องให้แหล่งพลังงานและอุปกรณ์ชาร์จอยู่ในมุมมองของกันและกันโดยไม่มีอุปสรรคระหว่างพวกเขา นอกจากนี้วิธีนี้ยังเต็มไปด้วยความเสียหายต่อวัตถุที่ติดอยู่ในสายส่ง ดังนั้น Soljacic จึงเริ่มมองหาวิธีการส่งผ่านที่มีประสิทธิภาพนั่นคือความสามารถในการส่งพลังงานโดยไม่กระจายตัวและปลอดภัย
ในที่สุดเขาก็นั่งลงบนปรากฏการณ์ของการมีเพศสัมพันธ์ด้วยเสียงสะท้อนเมื่อวัตถุสองวัตถุปรับไปที่ความถี่เดียวกันแลกเปลี่ยนพลังงานอย่างเข้มข้นซึ่งกันและกันในขณะที่มีปฏิสัมพันธ์เพียงเล็กน้อยกับวัตถุอื่น ภาพประกอบคลาสสิกของเอฟเฟกต์นี้คือประสบการณ์ที่มีแก้วหลายแก้วที่เต็มไปด้วยไวน์แต่ละขวดในระดับที่แตกต่างจากที่เหลือ เป็นผลให้แต่ละแก้วมีความถี่ของเสียงที่เป็นเอกลักษณ์ที่ทำให้เกิดการสั่นสะเทือน หากนักร้องจดบันทึกความถี่ที่เหมาะสมแก้วหนึ่งสามารถรับพลังงานอะคูสติกปริมาณที่จะพังในขณะที่แว่นตาที่เหลือจะยังคงอยู่
Soljacic ตระหนักว่าการกำทอนด้วยสนามแม่เหล็กเป็นวิธีที่มีแนวโน้มในการถ่ายโอนไฟฟ้า สนามแม่เหล็กแพร่กระจายอย่างอิสระในอวกาศและในความถี่ที่ถูกต้องนั้นไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต การทำงานร่วมกันกับอาจารย์ฟิสิกส์ John John Joannopoulos และ Peter Fisher และนักเรียนสามคนเขาได้พัฒนาอุปกรณ์ง่ายๆที่ใช้หลอดไฟขนาด 60 วัตต์แบบไร้สาย
อุปกรณ์ประกอบด้วยขดลวดทองแดงที่ปรับด้วยคลื่นสองจังหวะที่แขวนจากเพดานที่ระยะห่างประมาณสองเมตร ขดลวดหนึ่งถูกเชื่อมต่อกับแหล่ง AC และสร้างสนามแม่เหล็ก ขดลวดอันที่สองปรับไปที่ความถี่เดียวกันและเชื่อมต่อกับหลอดสะท้อนในสนามแม่เหล็กสร้างกระแสไฟติดหลอด อุปกรณ์ทำงานได้แม้ในขณะที่วางกำแพงบาง ๆ ไว้ระหว่างขดลวด

เป็นที่น่าสังเกตว่าการติดตั้งนั้นไม่จำเป็นต้องมองเห็นเส้นตรงระหว่างเครื่องรับและเครื่องส่งสัญญาณ เป็นการทดลองกระดาษแข็งและแผ่นเหล็กวางอยู่ระหว่างพวกเขา แต่สิ่งนี้ไม่ได้ส่งผลกระทบต่ออุปทานของกระแสไฟฟ้า
อุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในขณะนี้ประกอบด้วยขดลวดทองแดง 60 ซม. และสนามแม่เหล็กที่มีความถี่ 10 เมกะเฮิรตซ์ ช่วยให้คุณสามารถส่งพลังงานในระยะสองเมตรที่มีประสิทธิภาพ 50 เปอร์เซ็นต์ กำลังทำการวิจัยด้วยเงินและวัสดุอื่น ๆ เพื่อลดขนาดของขดลวดและเพิ่มประสิทธิภาพ Soldacic หวังว่าจะได้ประสิทธิภาพการส่ง 70-80 เปอร์เซ็นต์

นักฟิสิกส์จากแมสซาชูเซตส์อธิบายว่าหลักการของการติดตั้งขึ้นอยู่กับกลไกการสั่นพ้องนั่นคือปรากฏการณ์ที่ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนในวัตถุเมื่อสัมผัสกับพลังงานของความถี่ที่แน่นอน อย่างไรก็ตามเมื่อวัตถุสองชิ้นมีดัชนีการสะท้อนที่เท่ากันพวกเขาสามารถแลกเปลี่ยนพลังงานและไม่ส่งผลกระทบต่อวัตถุรอบข้าง

ในธรรมชาติมีตัวอย่างของการสั่นพ้องมากมาย ตัวอย่างที่โด่งดังที่สุดของการสั่นพ้องคือเมื่อแก้วแก้วที่เหมือนกันหลาย ๆ เต็มไปด้วยน้ำในปริมาณที่แตกต่างกันถ้าแก้วแต่ละอันมีการแตะด้วยช้อนโลหะจากนั้นแต่ละแก้วจะทำให้เสียงที่ไม่ซ้ำกัน

แทนที่จะเป็นเสียงสะท้อนอะคูสติกนักฟิสิกส์ใช้การกำทอนความถี่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าใน WiTricity ในการติดตั้งคอยส์ทั้งสองจะสะท้อนอยู่ในช่วงความถี่ที่ 10 MHz และแลกเปลี่ยนไฟฟ้าและยิ่งมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบนานขึ้นเท่าใดกระแสไฟฟ้าก็จะมาถึงผู้รับมากขึ้น ยิ่งไปกว่านั้นช่วงเรโซแนนซ์ที่ต่ำกว่าจะได้รับช่วงความยาวคลื่นที่ยาวขึ้นและระยะห่างระหว่างตัวรับและตัวส่งก็จะยิ่งมากขึ้น

อีกปัจจัยที่สำคัญคือการตั้งค่านี้ไม่เป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์เนื่องจากทำงานที่ความถี่ต่ำส่วนใหญ่ในสเปกตรัมแม่เหล็ก

“ เท่าที่เราทราบสิ่งมีชีวิตของมนุษย์จะไม่ตอบสนองต่อการมีปฏิสัมพันธ์ของแม่เหล็กถ้าความถี่ของคุณสังเกตได้เช่น 2 GHz คุณจะได้รับผลกระทบจากเตาไมโครเวฟและนั่นจะมีผลที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิง

มีวิธีอื่นอีกหลายวิธีในการตรวจสอบแบตเตอรี่ที่ชาร์จแบบไร้สาย สตาร์ทอัพเช่น Powercast, Fulton Innovation และ WildCharge เริ่มทำการตลาดอะแดปเตอร์ที่อนุญาตการชาร์จโทรศัพท์มือถือเครื่องเล่น MP3 และอุปกรณ์อื่น ๆ ที่บ้านหรือในรถยนต์ แต่วิธีการของ Soljacic นั้นแตกต่างกันซึ่งจะช่วยให้การชาร์จอุปกรณ์โดยอัตโนมัติทันทีที่อุปกรณ์เหล่านั้นตกลงไปในพื้นที่ของอุปกรณ์ส่งสัญญาณไร้สาย
งานของกลุ่ม Soljacic ดึงดูดความสนใจของ บริษัท ต่างๆที่ผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เช่นเดียวกับอุตสาหกรรมยานยนต์ การวิจัยได้รับทุนจากกระทรวงกลาโหมของสหรัฐอเมริกาซึ่งหวังว่าจะได้รับเทคโนโลยีการชาร์จแบตเตอรี่อัตโนมัติแบบไร้สาย อย่างไรก็ตาม Soldjacic ไม่ต้องการเผยแพร่เกี่ยวกับการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมที่เป็นไปได้ของเทคโนโลยีของเขา
มีแอปพลิเคชั่นที่มีศักยภาพมากมายในโลกที่ขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่ในปัจจุบันซึ่งเทคโนโลยีของเราสามารถใช้งานได้ "เขากล่าว" มันเป็นวิธีที่ทรงพลังมาก "