+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

Беспроводное электричество. Работа и применение. Особенности

Беспроводное электричество стало известно с 1831 года, когда Майкл Фарадей открыл явление электромагнитной индукции. Он экспериментально установил, что меняющееся магнитное поле, порождаемое электрическим током, может индуцировать электрический ток в ином проводнике. Проводились многочисленные опыты, благодаря чему появился первый электрический трансформатор. Однако полноценно воплотить идею передачи электричества на расстоянии в практическом применении удалось лишь Николе Тесла.

На Всемирной выставке в Чикаго в 1893-м году он показал беспроводную передачу электричества, зажигая фосфорные лампочки, которые отстояли друг от друга. Тесла продемонстрировал множество вариаций по передаче электричества без проводов, мечтая, что в будущем данная технология позволит людям передавать энергию в атмосфере на большие расстояния. Но в это время это изобретение ученого оказалось невостребованным. Лишь век спустя технологиями Николы Теслы заинтересовались компании Intel и Sony, а за тем и иные компании.

Как это работает

Беспроводное электричество в буквальном смысле представляет передачу электрической энергии без проводов. Часто эту технологию сравнивают с передачей информации, к примеру, с Wi-Fi, сотовыми телефонами и радио. Беспроводная электроэнергия – это сравнительно новая и динамично развивающаяся технология. Сегодня разрабатываются методы, как безопасно и эффективно передавать на расстоянии энергию без перебоев.

Технология основана на магнетизме и электромагнетизме и базируется на ряде простых принципов работы. В первую очередь это касается наличия в системе двух катушек.

  • Система состоит из передатчика и приемника, генерирующих вместе переменное магнитное поле непостоянного тока.
  • Это поле создает напряжение в катушке приемника, к примеру, для зарядки аккумулятора или питания мобильного устройства.
  • При направлении электрического тока через провод вокруг кабеля появляется круговое магнитное поле.
  • На мотке проволоки, куда не поступает электрический ток напрямую, начнет поступать электрический ток от первой катушки через магнитное поле, в том числе вторую катушку, обеспечивая индуктивную связь.
Принципы передачи

До последнего времени наиболее совершенной технологией передачи электроэнергии считалась магнитно-резонансная система CMRS, созданная в 2007 году в Массачусетском технологическом институте. Данная технология обеспечивала передачу тока на расстояние до 2,1 метра. Однако запустить ее в массовое производство мешали некоторые ограничения, к примеру, высокая частота передачи, большие размеры, сложная конфигурация катушек, а также высокая чувствительность к внешним помехам, в том числе к присутствию человека.

Однако ученые из Южной Кореи создали новый передатчик электроэнергии, который позволит передавать энергию до 5 метров. А все приборы в комнате будут питаться от единого хаба. Резонансная система из дипольных катушек DCRS способна работать до 5 метров. Система лишена целого ряда недостатков CMRS, в том числе применяются довольно компактные катушки размерами 10х20х300 см, их можно незаметно установить в стены квартиры.

Эксперимент позволил передать на частоте 20 кГц:
  1. 209 Вт на 5 м;
  2. 471 Вт на 4 м;
  3. 1403 Вт на 3 м.

Беспроводное электричество позволяет запитывать современные большие ЖК-телевизоры, требующих 40 Вт, на расстоянии 5 метров. Единственное из электросети будет «выкачиваться» 400 ватт, однако не будет никаких проводов. Электромагнитная индукция обеспечивает высокий КПД, но на малом расстоянии.

Существуют и иные технологии, которые позволяют передавать электроэнергию без проводов. Наиболее перспективными из них являются:
  • Лазерное излучение. Обеспечивает защищенность сетей, а также большую дальность действия. Однако требуется прямая видимость между приемником и передатчиком. Работающие установки, применяющие питание от лазерного луча, уже созданы. Lockheed Martin, американский производитель военной техники и самолетов, испытал беспилотный летательный аппарат Stalker, который питается от лазерного луча и остается в воздухе в течение 48 часов.
  • Микроволновое излучение. Обеспечивает большую дальность действия, но имеет высокую стоимость оборудования. В качестве передатчика электроэнергии применяется радиоантенна, которая создает микроволновое излучение. На устройстве-приемнике стоит ректенна, которая преобразует в электроток принимаемое микроволновое излучение.

Данная технология дает возможность существенного удаления приемника от передатчика, в том числе нет прямой нужды прямой видимости. Но с увеличением дальности пропорционально увеличивается себестоимость и размеры оборудования. В то же время микроволновое излучение большой мощности, создаваемое установкой, может наносить вред окружающей среде.

Особенности
  • Самая реалистичная из технологий — беспроводное электричество на основе электромагнитной индукции. Но существуют ограничения. Ведутся работы по масштабированию технологии, но здесь появляются вопросы безопасности для здоровья.
  • Технологии передачи электричества при помощи ультразвука, лазера и микроволнового излучения также будут развиваться и тоже найдут свои ниши.
  • Орбитальные спутники с громадными солнечными батареями нуждаются в ином подходе, потребуется прицельная передача электроэнергии. Здесь уместен лазер и СВЧ. На данный момент нет идеального решения, однако имеется много вариантов со своими плюсами и минусами.
  • В настоящее время крупнейшие производители телекоммуникационного оборудования объединились в консорциум беспроводной электромагнитной энергии с целью создания всемирного стандарта для беспроводных зарядных устройств, которые действуют по принципу электромагнитной индукции. Из крупных производителей поддержку стандарта QI на ряде своих моделей обеспечивают Sony, Samsung, Nokia, Motorola Mobility, LG Electronics, Huawei, HTC. В скором времени QI станет единым стандартом для любых подобных устройств. Благодаря этому можно будет создавать беспроводные зоны подзарядки гаджетов в кафе, на транспортных узлах и в иных общественных местах.
Применение
  • Микроволновый вертолет. Модель вертолета имела ректенну и поднималась на высоту 15 м.
  • Беспроводное электричество применяется для питания электрических зубных щеток. Зубная щетка имеет полную герметичность корпуса и не имеет разъемов, что позволяет избежать удара током.
  • Питание самолетов при помощи лазера.
  • В продаже появились системы беспроводной зарядки мобильных устройств, которые можно использовать повседневно. Они работают на базе электромагнитной индукции.
  • Универсальная зарядная площадка. Они позволяют питать энергией большую часть популярных моделей смартфонов, которые не оборудованы модулем для беспроводной зарядки, в том числе обычные телефоны. Кроме самой зарядной площадки будет нужно купить чехол-приемник для гаджета. Он соединяется со смартфоном через USB-порт и через него заряжается.
  • На текущий момент на мировом рынке продается свыше 150 устройств до 5 Ватт, которые поддерживают стандарт QI. В будущем появится оборудование средней мощности до 120 Ватт.
Перспективы

Сегодня ведутся работы над крупными проектами, которые будут использовать беспроводное электричество. Это питание электромобилей «по воздуху» и бытовые электросети:

  • Густая сеть автозарядных точек позволит уменьшить аккумуляторы и значительно снизить себестоимость электромобилей.
  • В каждой комнате будут устанавливаться источники питания, которые будут передавать электроэнергию аудио- и видеоаппаратуре, гаджетам и бытовым приборам, оборудованными соответствующими адаптерами.
Достоинства и недостатки
Беспроводное электричество имеет следующие преимущества:
  • Не требуются источники питания.
  • Полное отсутствие проводов.
  • Упразднение необходимости использования батарей.
  • Требуется меньше технического обслуживания.
  • Огромные перспективы.
К недостаткам также можно отнести:
  • Недостаточная проработанность технологий.
  • Ограниченность по расстоянию.
  • Магнитные поля не являются полностью безопасными для человека.
  • Высокая стоимость оборудования.
Похожие темы:

Создана технология беспроводной передачи энергии на большие расстояния

Первую в мире функциональную систему беспроводной передачи энергии на большие расстояния разработали в Новой Зеландии.

Уже сейчас прототип способен работать в любых погодных условиях, направляя энергию между двумя антеннами, разделенными расстоянием в несколько километров. Полевые испытания технологии, повторяющей эксперименты Николы Теслы, начнутся осенью.

Мечта о беспроводной передаче энергии далеко не нова — еще Никола Тесла когда-то доказал, что можно зажигать лампочки с помощь катушки, находящейся в паре километров от них. Правда, при этом он сжег динамо-машину на местной электростанции и погрузил весь Колорадо-Спрингс во тьму. Тесла мечтал построить повсюду вышки, которые обеспечивали бы всех беспроводной энергией. Но инвестор Джон П. Морган зарубил идею на корню одним вопросом: «А куда прикажете поставить счетчик?»

Прошло 120 лет и вот новозеландская компания Emrod убедила второго по величине поставщика энергии в стране концерн Powerco дать беспроводному электричеству шанс. Powerco поверила в технологию передачи энергии и вложила средства в Emrod, сообщает New Atlas.

Система состоит из передающей антенны, наборов реле и принимающей ректенны (антенны со встроенным выпрямителем, преобразующем микроволновую энергию в электричество). Для передачи используется безопасный радиодиапазон ISM, зарезервированный для промышленных, научных и медицинских целей.

В отличие от мечты Теслы, энергия передается напрямую между двумя антеннами, а лазерная система безопасности, защищающая периметр луча, тут же отключает его, если периметр пересекает птица, дрон или вертолет. Проблем с размещением счетчиков тоже быть не должно.

Система работает при любых погодных условиях — дождь, туман или пыль ей не помеха. Дистанция передачи ограничена только прямой видимостью, то есть в потенциале может быть сотни километров, а установка и эксплуатация не требуют серьезных вложений.

Пока у инженеров Emrod есть только работающий прототип, но к октябрю они планируют завершить создание устройства для инвестора и начать полевые испытания. Первые устройства будут работать с мощностью в несколько киловатт. Прототип способен передавать энергию на несколько километров, но его легко можно масштабировать. «Мы можем использовать точно такую же технологию для передачи в 100 раз больше энергии на много большее расстояние», — пообещал основатель Emrod Грег Кушнир.

Если полевые испытания технологии пройдут успешно, она сможет преобразить энергосети по всему миру. «Мы планируем использовать эту технологию для доставки электричества в отдаленные места или через районы с труднопроходимой местностью. Она также может быть использована для сохранения энергоподачи клиентам в случаях, когда мы проводим техническое обслуживание нашей существующей инфраструктуры», — рассказал о планах инженер по трансформации сети Powerco Николас Вессио.

Беспроводная передача энергии может стать ключевой технологией и для возобновляемой энергетики, которая, как правило, генерирует энергию далеко не там, где она необходима. А мощность существующих энергосетей не позволяет перебрасывать большие объемы такой энергии достаточно далеко от места генерации. Из-за этого, например, Германия, теряет часть оффшорной выработки ветропарков, так как в пиках не может перенаправить ее с севера в южные земли — не хватает ресурсов энергосети.

К середине августа компания Electreon Wireless запустит первый в Израиле участок трассы с возможностью беспроводной подзарядки электротранспорта на ходу. Она же начала работы по аналогичному проекту на шведском острове Готланд.

3 способа беспроводной передачи энергии

Когда компания Apple представила свое первое беспроводное зарядное устройство для сотовых телефонов и гаджетов, многие посчитали это революцией и огромным скачком вперед в беспроводных способах передачи энергии.

Но были ли они первопроходцами или еще до них, кому-то удавалось проделать нечто похожее, правда без должного маркетинга и пиара? Оказывается были, притом очень давно и изобретателей таких было множество.

Так еще в далеком 1893г прославленный Никола Тесла, продемонстрировал изумленной публике свечение люминесцентных ламп. При том, что все они были без проводов.

Сейчас такой фокус может повторить любой школьник, выйдя в чистое поле и встав с лампой дневного света под линию высокого напряжения от 220кв и выше.

Чуть попозже, Тесла уже сумел зажечь таким же беспроводным способом фосфорную лампочку накаливания.

В России в 1895г А. Попов показал в работе первый в мире радиоприемник. А ведь по большому счету это тоже является беспроводной передачей энергии.

Самый главный вопрос и одновременно проблема всей технологии беспроводных зарядок и подобных методов заключается в двух моментах:

  • как далеко можно передать электроэнергию таким способом
  • и какое количество

Для начала давайте разберемся, какую мощность имеют приборы и бытовая техника нас окружающие. Например для телефона, смартчасов или планшета требуется максимум 10-12Вт.

У ноутбука запросы уже побольше — 60-80Вт. Это можно сравнить со средней лампочкой накаливания. А вот бытовая техника, особенно кухонная, кушает уже несколько тысяч ватт.

Поэтому очень важно не экономить с количеством розеток на кухне.

Так какие же методы и способы для передачи эл.энергии без применения кабелей или любых других проводников, придумало человечество за все эти годы. И самое главное, почему они до сих пор не внедрены столь активно в нашу жизнь, как того хотелось бы.

Взять ту же самую кухонную технику. Давайте разбираться подробнее.

Передача энергии через катушки

Самый легко реализуемый способ — использование катушек индуктивности.

Здесь принцип очень простой. Берутся 2 катушки и размещаются недалеко друг от друга. На одну из них подается питание. Другая играет роль приемника.

Когда в источнике питания регулируется или изменяется сила тока, на второй катушке магнитный поток автоматически также изменяется. Как гласят законы физики, при этом будет возникать ЭДС и она будет напрямую зависеть от скорости изменения этого потока.

Казалось бы все просто. Но недостатки портят всю радужную картинку. Минусов три:

  • маленькая мощность

Данным способом вы не передадите большие объемы и не сможете подключить мощные приборы. А попытаетесь это сделать, то просто поплавите все обмотки.

  • небольшое расстояние

Даже не задумывайтесь здесь о передаче электричества на десятки или сотни метров. Такой способ имеет ограниченное действие.

Чтобы физически понять, насколько все плохо, возьмите два магнита и прикиньте, как далеко их нужно развести, чтобы они перестали притягиваться или отталкиваться друг от друга. Вот примерно такая же эффективность и у катушек.

Можно конечно исхитриться и добиться того, чтобы эти два элемента всегда были близко друг от друга. Например электромобиль и специальная подзаряжающая дорога.

Но в какие суммы выльется строительство таких магистралей.

Еще одна проблема это низкий КПД. Он не превышает 40%. Получается, что таким способом передать много эл.энергии на большие расстояния вы не сможете.

Тот же Н.Тесла указал на это еще в 1899г. Позже он перешел на эксперименты с атмосферным электричеством, рассчитывая в нем найти разгадку и решение проблемы.

Однако какими бы не казались бесполезными все эти штуки, с их помощью до сих пор можно устраивать красивые светомузыкальные представления.

Или подзаряжать технику гораздо большую чем телефоны. Например электрические велосипеды.

Лазерная передача энергии

Но как же передать больше энергии на большее расстояние? Задумайтесь, в каких фильмах подобную технологию мы видим очень часто.

Первое что приходит на ум даже школьнику — это «Звездные войны», лазеры и световые мечи.

Безусловно, с их помощью можно передать большое количество эл.энергии на очень приличные расстояния. Но опять все портит маленькая проблемка.

К нашему счастью, но несчастью для лазера, на Земле есть атмосфера. А она как раз таки хорошо глушит и кушает большую часть всей энергии лазерного излучения. Поэтому с данной технологией нужно идти в космос.

На Земле также были попытки и эксперименты по проверке работоспособности метода. Nasa даже устраивали состязания по лазерной беспроводной передаче энергии с призовым фондом чуть менее 1млн.$.

В итоге выиграла компания Laser Motive. Их победный результат — 1км и 0,5квт переданной непрерывной мощности. Правда при этом в процессе передачи, ученые потеряли 90% всей изначальной энергии.



Но все равно, даже с КПД в десять процентов, результат посчитали успешным.

Напомним, что у простой лампочки полезной энергии, которая идет непосредственно на свет, и того меньше. Поэтому из них и выгодно изготавливать инфракрасные обогреватели. 

Неужели нет другого реально работающего способа передать электричество без проводов. Есть, и его изобрели еще до попыток и детских игр в звездные войны.

Оказывается, что специальные микроволны с длиной в 12см (частота 2,45Ггц), являются как бы прозрачными для атмосферы и она им не мешает в распространении.

Какой бы ни была плохой погода, при передаче с помощью микроволн, вы потеряете всего пять процентов! Но для этого вы сначала должны преобразовать электрический ток в микроволны, затем их поймать и опять вернуть в первоначальное состояние.

Первую проблему ученые решили очень давно. Они изобрели для этого специальное устройство и назвали его магнетрон.

Причем это было сделано настолько профессионально и безопасно, что сегодня каждый из вас у себя дома имеет такой аппарат. Зайдите на кухню и обратите внимание на свою микроволновку.

У нее внутри стоит тот самый магнетрон с КПД равным 95%.

Но вот как сделать обратное преобразование? И тут было выработано два подхода:

В США еще в шестидесятых годах ученый У.Браун придумал антенну, которая и выполняла требуемую задачу. То есть преобразовывала падающее на него излучение, обратно в электрический ток.

Он даже дал ей свое название — ректенна.

После изобретения последовали опыты. И в 1975г при помощи ректенны, было передано и принято целых 30 квт мощности на расстоянии более одного километра. Потери при передаче составили всего 18%.

Спустя почти полвека, этот опыт до сих так никто и не смог превзойти. Казалось бы метод найден, так почему же эти ректенны не запустили в массы?

И тут опять всплывают недостатки. Ректенны были собраны на основе миниатюрных полупроводников. Нормальная работа для них — это передача всего нескольких ватт мощности.

А если вы захотите передать десятки или сотни квт, то готовьтесь собирать гигантские панели.

И вот тут как раз таки появляются не разрешимые сложности. Во-первых, это переизлучение.

Мало того, что вы потеряете из-за него часть энергии, так еще и приблизиться к панелям без потери своего здоровья не сможете.

Вторая головная боль — нестабильность полупроводников в панелях. Достаточно из-за малой перегрузки перегореть одному, и остальные выходят из строя лавинообразно, подобно спичкам.

В СССР все было несколько иначе. Не зря наши военные были уверены, что даже при ядерном взрыве, вся зарубежная техника сразу выйдет из строя, а советская нет. Весь секрет тут в лампах.

В МГУ два наших ученых В.Савин и В.Ванке, сконструировали так называемый циклотронный преобразователь энергии. Он имеет приличные размеры, так как собран на основе ламповой технологии.

Внешне это что-то вроде трубки длиной 40см и диаметром 15см. КПД у этого лампового агрегата чуть меньше, чем у американской полупроводниковой штуки — до 85%.

Но в отличие от полупроводниковых детекторов, циклотронный преобразователь энергии имеет ряд существенных достоинств:

  • большая мощность
  • стойкость к перегрузкам
  • отсутствие переизлучения
  • невысокая цена изготовления
Однако несмотря на все вышесказанное, во всем мире передовым считаются именно полупроводниковые методы реализации проектов. Здесь тоже присутствует свой элемент моды.

После первого появления полупроводников, все резко начали отказываться от ламповых технологий. Но практические испытания говорят о том, что это зачастую неправильный подход.

Конечно, ламповые сотовые телефоны по 20кг или компьютеры, занимающие целые комнаты никому не интересны.

Но иногда только проверенные старые методы, могут нас выручить в безвыходных ситуациях. 

В итоге на сегодняшний день, мы имеем три возможности передать энергию без проводов. Самый первый из рассмотренных ограничен как расстоянием, так и мощностью.

Но этого вполне хватит, чтобы зарядить батарейку смартфона, планшета или чего-то побольше. КПД хоть и маленький, но метод все же рабочий.

Способ с лазерами хорош только в космосе. На поверхности земли это не очень эффективно. Правда когда другого выхода нет, можно воспользоваться и им.

Зато микроволны дают полет для фантазий. С их помощью можно передавать энергию:

  • на земле и в космосе
  • с поверхности земли на космический корабль или спутник
  • и наоборот, со спутника в космосе обратно на землю

Реальные проекты в наши дни

За все последние годы, согласно вышеприведенным технологиям, ученые пытались и пытаются реализовать всего два проекта.

Первый из них начинался очень обнадеживающе. В 2000-х годах на о.Реюньон, возникла потребность в постоянной передаче 10кВт мощности на расстояние в 1км.

Горный рельеф и местная растительность, не позволяли проложить там ни воздушные линии электропередач, ни кабельные.

Все перемещения на острове в эту точку осуществлялось исключительно на вертолетах.

Для решения проблемы в одну команду были собраны лучшие умы из разных стран. В том числе и ранее упоминавшиеся в статье, наши ученые из МГУ В.Ванке и В.Савин.

Однако в момент, когда должны были приступать к практической реализации и строительству передатчиков и приемников энергии, проект заморозили и остановили. А с началом кризиса в 2008 году и вовсе забросили.

На самом деле это очень обидно, так как теоретическая работа там была проделана колоссальная и достойная реализации.

Второй проект, выглядит более безумным чем первый. Однако на него выделяются реальные средства. Сама идея была высказана еще в 1968г физиком из США П.Глэйзером.

Он предложил на тот момент не совсем нормальную идею — вывести на геостационарную орбиту в 36000 км над землей огромный спутник. На нем расположить солнечные панели, которые будут собирать бесплатную энергию солнца.

Затем все это должно преобразовываться в пучок СВЧ волн и передаваться на землю.

Этакая «звезда смерти» в наших земных реалиях.

На земле пучок нужно поймать гигантскими антеннами и преобразовать в электричество.

Насколько огромны должны быть эти антенны? Представьте, что если спутник будет в диаметре 1км, то на земле приемник должен быть в 5 раз больше — 5км (размер Садового кольца).

Но размеры это всего лишь малая часть проблем. После всех расчетов оказалось, что такой спутник вырабатывал бы электричество мощностью в 5ГВт. При достижении земли оставалось бы всего 2ГВт. К примеру Красноярская ГЭС дает 6ГВт.

Поэтому его идею рассмотрели, посчитали и отложили в сторонку, так как все изначально упиралось в цену. Стоимость космического проекта в те времена вылезла за 1трлн.$.

Но наука к счастью не стоит на месте. Технологии совершенствуются и дешевеют. Сейчас разработку такой солнечной космической станции уже ведут несколько стран. Хотя в начале двадцатого века для беспроводной передачи электроэнергии хватало всего одного гениального человека.

Общая цена проекта упала от изначальной до 25млрд.$. Остается вопрос — увидим ли мы в ближайшее время его реализацию?

К сожалению никто вам четкого ответа не даст. Ставки делают только на вторую половину нынешнего столетия. Поэтому пока давайте довольствоваться беспроводными зарядками для смартфонов и надеяться что ученым удастся повысить их КПД. Ну или в конце концов на Земле родится второй Никола Тесла.

Статьи по теме

Прощайте, провода! |

Будущее без проводов становится реальностью. В июне 2007 г. группа ученых под руководством профессора Марина Солячича из Массачусетского института (MIT) провела эксперимент по беспроводной передачи электрической энергии с эффективностью 45%. Ученые обещают: очень скоро для зарядки мобильных телефонов, плееров, ноутбуков и прочих переносных устройств, нуждающихся в постоянной подпитке электроэнергией, не нужно будет никаких проводов.

О том, что хорошо бы было подпитывать всевозможные приборы электроэнергией без путающихся под ногами проводов, ученые задумываются уже очень давно. Как минимум 100 лет. Именно столько времени прошло с того момента, когда данной проблемой заинтересовался гениальный американский ученый и изобретатель Никола Тесла.

ДОРОГА В БУДУЩЕЕ

          Сведений о работах Теслы в сфере беспроводной передачи энергии сохранилось очень мало. По отрывочным сведениям, дошедшим до нас, ему действительно удалось добиться в этой области выдающихся результатов.В 1899 г. в Колорадо-Спрингс он публично продемонстрировал лампы и двигатели, работающие на высокочастотном токе без проводов. Для фантастического эксперимента была построена башня высотой несколько десятков метров, которую венчала “луковка” разрядника – большая медная полусфера. При включении установки возникли искровые разряды длиной до 40 м, сопровождавшиеся громовыми раскатами, которые были слышны за 15 миль. Вокруг башни пылал огромный световой шар. За 25 миль от нее под аплодисменты наблюдателей разом загорелись 200 электрических лампочек. Электрический заряд был передан без всяких проводов!

Опыт в Колорадо-Спрингс весьма сильно впечатлил Джона Пирпонта Моргана, одного из самых богатых людей Америки. По его приглашению Тесла переехал в Нью-Йорк для работы над грандиозным проектом Wardenclyffe – созданием Всемирного центра беспроводной передачи энергии. На Лонг-Айленде строится башня высотой 57 м со стальной шахтой, углубленной в землю на 36 м. Верх башни венчает 55-тонный металлический купол диаметром 20 м. Пробный пуск невиданного сооружения состоялся в 1905 году и произвел потрясающий эффект. Как писали газеты, «Тесла зажег небо над океаном на тысячи миль».

Дальше – больше. Согласно одной из “экзотических” версий, тунгусские события 1908 года были вызваны испытанием энергетического оружия, совершенно случайно созданного Николой Теслой. И действительно, в 1907-1908 гг. Тесла уже писал о разрушительном воздействии своего передатчика энергии. В 1915 г. он прямо заявлял: «Безусловна практическая передача электрической энергии без проводов и производство разрушительного воздействия на расстоянии. Я уже конструировал беспроволочный передатчик, который делает это возможным. Опыты продвинулись так далеко, что воздействия большой разрушительной силы могут быть произведены в любую точку на земном шаре, определенную заранее, с большой точностью».

Очевидно, сам Тесла считал проблему беспроводной передачи энергии решенной. В мае 1917 г., выступая на заседании Американского института инженеров-электриков по случаю получения награды имени Томаса Эдисона, он сказал: «Что касается передачи энергии через пространство, это проект, который я давно считаю абсолютно успешным. Годы назад я мог передавать энергию без проводов на любое расстояние без ограничений, которые накладывались физическими размерами Земли. Эффективность передачи может составлять 96 или 97%, и практически нет потерь, кроме тех, которые неизбежны для работы машины».

Однако как он это делал, остается загадкой. Никаких записей об уникальных экспериментах не сохранялось. После смерти Николы Теслы повторить их не удалось. О передаче энергии без проводов просто забыли на долгие-долгие годы.

 

НОВЫЕ СТАРЫЕ ТЕХНОЛОГИИ.

 

Для профессора Марина Солячича все началось с мобильного телефона, а точнее, с его неисправной батареи, постоянно нуждавшейся в подзарядке. Именно эта надоевшая проблема заставила ученого подумать о способе передачи электроэнергии без проводов. «Раньше просто не было необходимой мотивации, – охотно делится ученый. – Это только в последние годы появилась масса всевозможных портативных устройств, получающих питание от батарей и часто нуждающихся в подзарядке». Тут-то профессору Солячину и пришло в голову, что выходом может стать беспроводная передача электроэнергии.

В принципе идея эта не нова. Однако до сих пор все попытки передать электроэнергию на расстояние, без какого бы то ни было носителя, проваливались из-за низкого КПД. Большая часть передаваемой электроэнергии просто рассеивалась в окружающей среде, до конечного потребителя доходили жалкие крохи. Правда, предпринимались попытки передачи электроэнергии при помощи направленного лазерного луча. Однако в этом случае между источником энергии и приемником не должно было быть никаких физических препятствий, что, понятно, не всегда осуществимо. Профессору Солячичу удалось справиться с проблемой рассеивания электроэнергии. В основе разработанной им технологии WiTricity лежит явление электромагнитного резонанса. По мысли Солячича, для эффективной передачи энергии на расстояние необходимо заставить передатчик и приемник резонировать с одинаковой частотой.

Теоретические выкладки профессора, которые были опубликованы ещё в прошлом году, блестяще реализовали инженеры из Массачусетского технологического института (MIT). В ходе эксперимента, проведенного в июне 2007 г., им удалось заставить светиться 60-ваттную лампу накаливания, находящуюся на расстоянии более 2 м от источника энергии.

Экспериментальное устройство состояло из двух медных катушек диаметром 60 см, передатчика, подключенного к источнику энергии, и приемник с подсоединенной к нему лампой накаливания. Контуры приемника и передатчика были настроены на частоту 10 МГц. В результате воздействия электромагнитного излучения передатчика на приемник в контуре последнего возникал электрический ток, и лампа начинала светиться. Она продолжала гореть, даже когда между катушками находились деревянные или металлические предметы, а также электронные устройства. И хотя потери энергии все еще велики, приемник получает только 40-45% электроэнергии, результаты впечатляют.

Сам Марин Солячич утверждает, что технология не представляет опасности ни для людей, ни для животных. Воздействие такого «зарядника» не влияет на работоспособность кредитных карт, мобильных телефонов и других электронных устройств, чувствительных к электромагнитному полю. Профессор Солячич надеется, что в самом ближайшем будущем технология WiTricity получит самое широкое распространение, а, значит, всевозможные портативные устройства можно будет подзаряжать автоматически, без подключения к сети.

Впрочем, прежде профессору Солячичу и его коллегам из MIT предстоит существенно доработать свое изобретение. Повысить коэффициент эффективности передачи, чтобы большая часть энергии доходила до приемника. Уменьшить размеры прототипа и увеличить расстояние, на которое передается электроэнергия. В ближайшем будущем группа из MIT планирует перевести эксперимент в практическую плоскость – «запитать» от своей системы ноутбук или робот-пылесос.

Впрочем, надо сказать, что профессор Солячич не одинок. Над беспроводной технологией передачи электроэнергии работают и другие изобретатели. Так, Кит Крессин, вице-президент по маркетингу американской компании Powercast, заявил, что устройства, использующие беспроводную передачу энергии, могут появиться уже в следующем году. Разработанная в компании технология передачи энергии по радиоволнам уже прошла сертификацию. В отличие от конкурентных разработок она значительно эффективнее – способна передавать до 70% вырабатываемой энергии (традиционные системы радиопередачи энергии транслируют лишь 10%). К тому же технология позволит многим устройствам обходиться вообще без аккумуляторов, «запитываясь» непосредственно от передатчика.

 

Другая Энергия

        Максимум через 25 лет на Земле закончатся нефть и газ, и человечество столкнется с глобальным энергетическим кризисом. Пути выхода из него до конца неясны. Впрочем, директор Всероссийского научно-исследовательского института электрификации сельского хозяйства, академик РАСХН, доктор технических наук Дмитрий Стребков смотрит в будущее с оптимизмом. По его мнению, спасение придет откуда не ждали. Надо только хорошенько покопаться в архивах, вспомнить, чем же занимались ученые сто лет тому назад, и сделать ставку на… электричество.

(Интервью брала корреспондент журнала “Мир новостей” Наталия Калинина)

            – Дмитрий Семенович, чтобы обеспечить устойчивое развитие в будущем, человечеству необходимы новые энергетические технологии. Какими, по вашему мнению, они будут?

           – Эпоха дешевой энергии закончилась. Новые энергетические технологии не будут использовать ископаемое топливо, будущее – за солнечной энергией. Глобальная энергетическая система, состоящая из трех солнечных электростанций в Австралии, Африке и Северной Америке, сможет в течение миллионов лет круглосуточно обеспечивать электроэнергией, водородным топливом и теплом все районы Земли. Электростанции же, работающие на ископаемом топливе, можно будет смело переводить в разряд резервных. Уже сейчас максимальный КПД солнечных элементов, разрабатываемых в лабораториях, равен 40%, а практический срок их службы составляет 50 лет. Есть, правда, “маленькая” сложность. Для функционирования глобальной солнечной энергосистемы необходимо организовать трансконтинентальные тераваттные потоки электрической энергии к потребителю. Только в этом случае человечество сможет объединить и сконцентрировать свои энергетические ресурсы и технологии для создания достойных условий жизни для каждого конкретного человека, а также для реализации крупных научно-технических проектов на Земле и в космосе.

 

– В июне 2007 г. Ваши коллеги из Массачусетского технологического института (США) апробировали технологию WiTricity, сделавшую передачу энергии без проводов реальностью. Возможно, именно она будет положена в основу глобальной энергетической системы?

 

– Не думаю. Во-первых, у данной системы очень низкий КПД (40-45%). Во-вторых, она просто небезопасна для здоровья человека. Американцы передают электроэнергию на частоте 10 МГц, что “соответствует СВЧ-полям. Вам хочется, чтобы ваша комната превратилась в СВЧ-печь? Пионер беспроводной передачи энергии Никола Тесла, к слову сказать, умел передавать электроэнергию на частоте 1-200 кГц и с гораздо лучшими результатами (потери составляли всего 3-4%). Он вообще был гениальным ученым, предвидевшим направления, в которых будут развиваться электротехника и энергетика на сотни лет вперед. Достаточно сказать, что Никола Тесла удалось получить напряжение в 50 млн вольт простыми аппаратными средствами. Еще в начале XX в. он передавал электрическую энергию на десятки километров, используя в качестве проводящей среды Землю. Именно он изобрел асинхронный электродвигатель, многофазный ток и многое другое. Однако гениальность Теслы сыграла с его современниками дурную шутку. Большинство просто не понимало, что же написано в его трудах. К счастью, наука не стоит на месте. В настоящее время мы практически в полном объеме можем воспроизвести эксперименты Теслы по передаче энергии на большие расстояния с использованием однопроводниковых линий и проводящих сред, развить и усовершенствовать предложенную им резонансную технологию.

 

– И все-таки, согласитесь, есть здесь нечто странное. Патент на аппарат для передачи электроэнергии беспроводным методом был получен Николой Теслой ещё в 1914 г. Даже не понимая принципа его действия, можно было попытаться внедрить его в реальную жизнь?

– Проект Wardenclyffe, в котором Никола Тесла работал до конца своих дней, изначально задумывался как коммерческий. Предполагалось, что в Нью-Йорке будет создан всемирный центр беспроводной передачи энергии. Однако все работы в этом направлении были очень быстро свернуты, когда стало понятно, какую опасность представляют генераторы Теслы. Я даже не говорю об энергетическом оружии, которое он якобы создал, это неподтвержденные слухи. Но во время его экспериментов у людей светились волосы, у лошадей выскакивали искры из-под копыт, в ближайшей электростанции сгорели генераторы. Все потому, что Никола Тесла использовал в качестве однопроводниковой линии Землю. Подобный способ передачи электроэнергии оказался совершенно неприемлем из экологических соображении.

– Реально ли в таком случае создать безопасную технологию беспроводной передачи энергии на большие расстояния с такими же минимальными потерями, как у Николы Теслы?

– Более чем реально, но с использованием других технологий. Так, в нашем институте разработана совершенно безопасная резонансная технология передачи электрической энергии – по подземным электроизолированным однопроводниковым кабельным линиям. По ним можно передавать гигаваттные и тераваттные потоки электрической энергии с потерями на уровне 3-4%. Однопроводниковые резонансные системы открывают возможности для создания сверхдальних кабельных линий электропередачи и в перспективе замены существующих воздушных линий кабельными однопроводниковыми. Тем самым будет решена одна из важнейших проблем электроэнергетики – повышение надежности электроснабжения. Ещё раз хочу подчеркнуть, что все это стало возможным за счет использования старой электротехники, которая неизвестна современному поколению ученых, и забытых изобретений Николы Теслы. Проще говоря, используется другое электричество, которого нет в наших электрических розетках. Это стационарные волны, резонансные режимы, сдвиг фаз между волнами тока и напряжения 90°, законы электростатической индукции (а не электромагнитной индукции), однопроводниковые линии, повышенная частота 1-20 кГц (а не 50 Гц) и т.д.

– Из ваших слов явствует, что Никола Тесла определил развитие электроэнергетики на сотни лет вперед. Каким видится ее будущее современным ученым?

           – Развитие электроэнергетики, на мой взгляд, связано с развитием резонансных волноводных методов передачи электрической энергии. Уже в XXI в. воздушные линии электропередачи будут заменены подземными волноводными системами. Бесконтактный высокочастотный электрический транспорт будет получать электрическую энергию от однопроводниковой резонансной линии, установленной в дорожном покрытии. На сельскохозяйственных плантациях будут работать электрические машины-роботы с активными рабочими органами. Будет создана глобальная солнечная энергетическая система, производящая электроэнергию, водородное топливо и тепло для каждого человека на Земле. Жидкое топливо и газ будут вырабатываться из биомассы энергетических плантаций. Космические корабли будут стартовать с Земли на электрических ракетных двигателях, имея соотношение массы полезного груза к стартовой массе на уровне 80-90% вместо сегодняшних 5%. Резонансные методы будут использоваться для лечения человека и животных, уничтожения сорняков (вместо пестицидов), обеззараживания питьевой воды и отходов, создания новых особо чистых материалов, в первую очередь солнечного кремния. Надеюсь, будут возможными электроснабжение летательных аппаратов в космическом пространстве и передача электрической энергии на мобильные объекты на Земле безопасными беспроводными методами.

Беспроводная передача электричества: теория, видео — Asutpp

Многие годы ученые бьются над вопросом минимизации электрических расходов. Есть разные способы и предложения, но все, же самой известной теорией является беспроводная передача электричества. Предлагаем рассмотреть, как она выполняется, кто является её изобретателем и почему пока что её не воплотили в жизнь.

Теория

Беспроводное электричество – это буквально передача электрической энергии без проводов. Люди часто сравнивают беспроводную передачу электрической энергии с передачей информации, например, радио, сотовые телефоны, или Wi-Fi доступ в Интернет. Основное различие заключается в том, что с радио-или СВЧ-передач – это технология, направленная на восстановление и транспортировку именно информации, а не энергии, которая изначально была затрачена на передачу.

Беспроводной электроэнергии является относительно новой областью технологии, но достаточно динамично развивающейся. Сейчас разрабатываются методы, как эффективно и безопасно передавать энергию на расстоянии без перебоев.

Как работает беспроводное электричество

Основная работа основана именно на магнетизме и электромагнетизме, как и в случае с радиовещанием. Беспроводная зарядка, также известна как индуктивная зарядка, основана на нескольких простых принципах работы, в частности технология требует наличия двух катушек. Передатчика и приемника, которые вместе генерируют переменное магнитное поле непостоянного тока. В свою очередь это поле вызывает напряжение в катушке приемника; это может быть использовано для питания мобильного устройства или зарядки аккумулятора.

Если направить электрический ток через провод, то вокруг кабеля создается круговое магнитное поле. Несмотря на то, что магнитное поле воздействует и на петлю, и на катушку сильнее всего оно проявляется именно на кабеле. Когда возьмете второй моток проволоки, на который не поступает электрический ток, проходящий через него, и место, в которое мы установим катушку в магнитном поле первой катушки, электрический ток от первой катушки будет передаваться через магнитное поле и через вторую катушку, создавая индуктивную связь.

Как пример возьмем электрическую зубную щетку. В ней зарядное устройство подключено к розетке, которая отправляет электрический ток на витой провод внутри зарядного устройства, создающего магнитное поле. Существует вторая катушка внутри зубной щетки, когда ток начинает поступать и на неё, благодаря образовавшемуся МП, начинается заряд щетки без её непосредственного подключения к сети питания 220 В.

История

Беспроводная передача энергии в качестве альтернативы передачи и распределения электрических линий, впервые была предложена и продемонстрирована Никола Тесла. В 1899 году Тесла презентовал беспроводную передачу на питание поля люминесцентных ламп, расположенных в двадцати пяти милях от источника питания без использования проводов. Но в то время было дешевле сделать проводку из медных проводов на 25 миль, а не строить специальные электрогенераторы, которых требует опыт Тесла. Патент ему так и не выдали, а изобретение осталось в закромах науки.

В то время как Тесла был первым человеком, который смог продемонстрировать практические возможности беспроводной связи еще в 1899 году, сегодня, в продаже есть совсем немного приборов, это беспроводные щетки наушники, зарядки для телефонов и прочее.

Технология беспроводной связи

Беспроводной передачи энергии включает в себя передачу электрической энергии или мощности на расстоянии без проводов. Таким образом, основная технология лежит на концепции электроэнергии, магнетизма и электромагнетизма.

Магнетизм

Это фундаментальная сила природы, которая провоцирует определенные типы материала притягивать или отталкивать друг друга. Единственными постоянными магнитами считаются полюса Земли. Ток потока в контуре генерирует магнитные поля, которые отличаются от осциллирующих магнитных полей скоростью и временем, потребным для генерации переменного тока (AC). Силы, которые при этом появляются, изображает схема ниже.

Так появляется магнетизм

Электромагнетизм – это взаимозависимость переменных электрических и магнитных полей.

Магнитная индукция

Если проводящий контур подключен к источнику питания переменного тока, он будет генерировать колебательное магнитное поле внутри и вокруг петли. Если второй проводящий контур расположен достаточно близко, он захватит часть этого колеблющегося магнитного поля, которое в свою очередь порождает или индуцирует электрический ток во второй катушке.

Видео: как происходит беспроводная передача электричества

Таким образом, происходит электрическая передача мощности от одного цикла или катушки к другой, что известно как магнитная индукция. Примеры такого явления используются в электрических трансформаторах и генератора. Это понятие основано на законах электромагнитной индукции Фарадея. Там, он утверждает, что, когда есть изменение магнитного потока, соединяющегося с катушкой ЭДС, индуцированного в катушке, то величина равна произведению числа витков катушки и скорости изменения потока.

Электрический трансформатор

Мощностная муфта

Эта деталь необходима, когда одно устройство не может передавать энергию на другой прибор.

Магнитная связь генерируется, когда магнитное поле объекта способно индуцировать электрический ток с другими устройствами в поле его досягаемости.

Два устройства, как говорят, взаимно индуктивно-связанной или магнитную связь, когда они выполнены так, что изменение тока при том, что один провод индуцирует напряжение на концах другого провода посредством электромагнитной индукции. Это связано с взаимной индуктивности

Технология

Принцип индуктивной связи

Два устройства, взаимно индуктивно-связанные или имеющие магнитную связь, выполнены так, что изменение тока при том, что один провод индуцирует напряжение на концах другого провода, производится посредством электромагнитной индукции. Это связано с взаимной индуктивностью.
Индуктивная связь является предпочтительной из-за её способности работать без проводов, а также устойчивости к ударам.

Резонансная индуктивная связь является сочетанием индуктивной связи и резонанса. Используя понятие резонанса можно заставить два объекта работать зависимо от сигналов друг друга.

Концепция резонанса индуктивной связи

Как видно из схемы выше, резонанс обеспечивает индуктивность катушки. Конденсатор подключен параллельно к обмотке. Энергия будет перемещаться назад и вперед между магнитным полем, окружающим катушку и электрическим полем вокруг конденсатора. Здесь потери на излучение будет минимальными.

Существует также концепция беспроводной ионизированной связи.

Она тоже воплотима в жизнь, но здесь необходимо приложить немного больше усилий. Эта техника уже существует в природе, но вряд ли есть целесообразность ее реализации, поскольку она нуждается в высоком магнитном поле, от 2,11 М /м [10] . Её разработал гениальный ученый Ричард Волрас, разработчик вихревого генератора, который посылает и передает энергию тепла на огромные расстояния, в частности при помощи специальных коллекторов. Самой простой пример такой связи – это молния.

Плюсы и минусы

Конечно, у этого изобретения есть свои преимущества перед проводными методиками, и недостатки. Предлагаем их рассмотреть.

К достоинствам относятся:

  1. Полное отсутствие проводов;
  2. Не нужны источники питания;
  3. Необходимость батареи упраздняется;
  4. Более эффективно передается энергия;
  5. Значительно меньше нужно технического обслуживания.

К недостаткам же можно отнести следующее:

  • Расстояние ограничено;
  • магнитные поля не так уж и безопасны для человека;
  • беспроводная передача электричества, с помощью микроволн или прочих теорий практически неосуществима в домашних условиях и своими руками;
  • высокая стоимость монтажа.

Электронный научный архив УрФУ: Беспроводная передача электричества


Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10995/65793

Title: Беспроводная передача электричества
Other Titles: Wireless Electricity Transmission
Authors: Pankratovich, M. N.
Kovaleva, A. G.
Панкратович, М. Н.
Ковалева, А. Г.
Issue Date: 2018
Publisher: Издательство УМЦ УПИ
Citation: Панкратович М. Н. Беспроводная передача электричества / М. Н. Панкратович, А. Г. Ковалева // Язык в сфере профессиональной коммуникации : Часть 1 : материалы международной научно-практической конференции преподавателей, аспирантов и студентов, 19-20 апреля 2018 года. — Екатеринбург : Издательство УМЦ-УПИ, 2018. — С. 261-265.
Abstract: This article discusses wireless electricity transmission, its principles and the main method.
В этой статье отражены сведения о беспроводной передаче электричества. Рассмотрены особенности беспроводной передачи электричества, принципы и основной метод передачи электричества беспроводным путем.
Keywords: ELECTRICITY
POWER
TRANSMITTER
RECEIVER
CHARGER
GENERATOR
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
ПЕРЕДАТЧИК
ПОЛУЧАТЕЛЬ
ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
ГЕНЕРАТОР
URI: http://hdl. handle.net/10995/65793
Conference name: International research to practice conference for educators, postgraduates and students «Languages in professional communication»
Международная научно-практическая конференция преподавателей, аспирантов и студентов «Язык в сфере профессиональной коммуникации»
Conference date: 19.04.2018-20.04.2018
ISBN: 978-5-8295-0577-6
978-5-8295-0578-3 (Часть 1)
Origin: Язык в сфере профессиональной коммуникации. Часть 1. — Екатеринбург, 2018
Appears in Collections:Конференции, семинары

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.

кто будет поставлять энергию из космоса на Землю

Китай намерен стать первой страной, построившей на околоземной орбите солнечную электростанцию, которая будет передавать собранную энергию на Землю. Один из вариантов предполагает передачу на Землю преобразованной энергии при помощи лазеров. Рассказываем, как Китай и другие страны развивают космическую энергетику.

Какие технологии используют в космической энергетике

  • Беспроводная передача энергии

Беспроводная передача электроэнергии была предложена на ранней стадии в качестве средства для передачи энергии от космической или лунной станции к Земле.

Энергия может быть передана с помощью лазерного излучения или СВЧ на различных частотах в зависимости от конструкции системы. Какой выбор был сделан, чтобы передача излучения была не ионизирующей, во избежание возможных нарушений экологии или биологической системы региона получения энергии?

Верхний предел для частоты излучения установлен таким, чтобы энергия на один фотон не вызывала ионизацию организмов при прохождении через них. Ионизация биологических материалов начинается только с ультрафиолетового излучения и, как следствие, проявляется при более высоких частотах, поэтому большое количество радиочастот будет доступно для передачи энергии.

Исследователи НАСА работали в 1980-х годах с возможностью использования лазеров для излучения энергии между двумя точками в пространстве. В перспективе эта технология станет альтернативным способом передачи энергии в космической энергетике.

В 1991 году начался проект SELENE, который предполагал создание лазеров для космической энергетики, в том числе и для излучения энергии лазером на лунные базы. 

В 1988 Грант Логан предложили использовать лазер, размещенный на Земле, чтобы обеспечить энергией космические станции, предположительно, это можно было осуществить в 1989. Предлагалось использование солнечных элементов из алмаза при температуре 300 °C для преобразования ультрафиолетового лазерного излучения.

Проект SELENE продолжал работать над этой концепцией, пока не был официально закрыт в 1993 после двух лет исследований, так и не осуществив тестирования технологии на большие расстояния. Причина закрытия: высокая стоимость осуществления.

  • Преобразование солнечной энергии в электрическую

В космической энергетике, в существующих станциях и при разработках космических электростанций единственный способ эффективного получения энергии — это использование фотоэлементов.

Фотоэлемент — электронный прибор, который преобразует энергию фотонов в электрическую энергию. Первый фотоэлемент, основанный на внешнем фотоэффекте, создал Александр Столетов в конце XIX века.

Наиболее эффективными с энергетической точки зрения устройствами для этого являются полупроводниковые фотоэлектрические преобразователи (ФЭП), поскольку это прямой, одноступенчатый переход энергии.

КПД производимых в промышленных масштабах фотоэлементов в среднем составляет 16%, у лучших образцов до 25%. В лабораторных условиях уже достигнут КПД 43%.

  • Получение энергии от СВЧ-волн, испускаемых спутником

Также важно подчеркнуть способы получения энергии. Один из них — это получение энергии с помощью ректенн. Ректенна  — устройство, представляющее собой нелинейную антенну, предназначенную для преобразования энергии поля падающей на нее волны в энергию постоянного тока.

Простейшим вариантом конструкции может быть полуволновый вибратор, между плечами которого устанавливается устройство с односторонней проводимостью (например диод).

В таком варианте конструкции антенна совмещается с детектором, на выходе которого при наличии падающей волны появляется ЭДС. Для повышения усиления такие устройства могут быть объединены в многоэлементные решетки.

Плюсы и минусы космической энергетики

Космическая солнечная энергия — энергия, которую получают за пределами атмосферы Земли. При отсутствии загазованности атмосферы или облаков на Землю падает примерно 35% энергии от той, которая попала в атмосферу. 

Кроме того, правильно выбрав траекторию орбиты, можно получать энергию около 96% времени. Таким образом, фотоэлектрические панели на геостационарной орбите Земли, на высоте 36 тыс. км, будут получать в среднем в восемь раз больше света, чем панели на поверхности Земли, и даже еще больше, когда космический аппарат будет ближе к Солнцу, чем к поверхности Земли.  

Дополнительным преимуществом является тот факт, что в космосе нет проблемы с весом или коррозии металлов из-за отсутствия атмосферы.

С другой стороны, главный недостаток космической энергетики — это высокая стоимость. Вторая проблема создания ОЭС — большие потери энергии при передаче. При передаче энергии на поверхность Земли будет потеряны, по крайней мере, 40–50%.

Основные технологические проблемы космической энергетики

По данным американских исследований 2008 года, есть пять основных технологических проблем, которые наука должна преодолеть, чтобы космическая энергия стала легкодоступной.

  • Фотоэлектрические и электронные компоненты должны работать с высокой эффективностью при высокой температуре.
  • Беспроводная передача энергии должна быть точной и безопасной.
  • Космические электростанции должны быть недорогими в производстве.
  • Поддержание постоянного положения станции над приемником энергии: давление солнечного света будет отталкивать станцию от нужного положения, а давление электромагнитного излучения, направленного на Землю, будет толкать станцию от Земли.

Кто собирается добывать энергию из космоса

Китай хочет стать первой страной, которая развернет на околоземной орбите солнечную электростанцию. Объект планируется использовать для сбора, а также передачи собранной энергии на Землю.

Конструкцию планируется разместить на геостационарной орбите, на высоте 35 786 км, где она сможет постоянно находиться над выбранной точкой Земли, рассказал Лун Лэхао (Long Lehao), главный конструктор китайских ракет серии «Чанчжэн-9». 

Проект предусматривает строительство на орбите больших солнечных панелей. Преимуществом электростанции станет возможность почти постоянного получения солнечной энергии, независимо от погодных условий. Передавать энергию на Землю планируется с помощью лазеров или микроволн.

Энергия солнечных лучей будет преобразовываться в электрический ток, а затем при помощи микроволн или лазерного излучения передаваться на Землю.

К 2030 году на орбиту планируется вывести полноценную электростанцию мегаваттного класса. Коммерческую станцию гигаваттного класса китайские ученые хотят построить на орбите к 2050 году.

Информация о Японии, скорее всего, потеряла свою актуальность. Однако страна в 2009 году заявляла, что начинает строительство космической электростанции. 

Для участия в проекте стоимостью $21 млрд подрядили корпорации Mitsubishi Electric и IHI. В течение четырех лет они обязаны были разработать и сконструировать конкретные устройства для транспортировки панелей на стационарную орбиту 36 тыс.  км, сборки панелей и передачи электроэнергии на Землю с минимальными потерями. Однако, вероятно, проект по каким-то причинам решили не реализовывать. 

Главное научное учреждение Роскосмоса ЦНИИмаш выступило с инициативой создания российских космических солнечных электростанций (КСЭС) мощностью 1–10 ГВт с беспроводной передачей электроэнергии наземным потребителям.

В ЦНИИмаше обращают внимание, что американские и японские разработчики пошли по пути использования СВЧ-излучения, которое сегодня представляется значительно менее эффективным, чем лазерное.

Проект ФГУП НПО им. Лавочкина предполагает использовать солнечные батареи и излучающие антенны на системе автономных спутников, управляемых по пилотному сигналу с Земли. Для антенны — использовать коротковолновой СВЧ-диапазон вплоть до миллиметровых радиоволн. Это даст возможность формировать в космосе узкие пучки при минимальных размерах генераторов и усилителей. Небольшие генераторы позволят и принимающие антенны сделать на порядок меньше.

Читать далее

В головном мозге человека зафиксирован неизвестный тип сигнала

На Курилах найден необычный песок, из которого японские самураи делали мечи

В Солнечной системе замечена самая большая комета за всю историю: это почти планета

Wireless Power Transfer — обзор

1.

5.6 Беспроводная передача энергии

Беспроводная передача энергии (WPT) — это передача электроэнергии без проводов, основанная на технологиях, использующих изменяющиеся во времени электрические, магнитные или электромагнитные поля. БПЭ полезен для питания электрических устройств там, где это неудобно или невозможно, как в случае встроенных в тело датчиков, исполнительных механизмов и устройств связи.

Мощность может передаваться на короткие расстояния (передача в ближнем поле) с помощью переменных магнитных полей и индуктивной связи между катушками или с помощью переменных электрических полей и емкостной связи между металлическими электродами.Индуктивная связь является наиболее распространенным методом БПЭ и используется в зарядных устройствах, таких как смартфоны, электробритвы, визуальные протезы и имплантируемые медицинские устройства (кардиостимуляторы, кохлеарные имплантаты) (Sun et al., 2013; Moorey et al., 2014) (рис.16). При расстоянии 20 мм и размере пары катушек диаметр петли и частота играют важную роль в определении характеристик WPT (Celik and Aydin, 2017).

Рис. 16. Емкостная и индуктивная муфты для БПЭ.

(от Солнца, Т.J., Xie, X., Wang, Z.H., 2013. Проблемы проектирования беспроводной передачи энергии для медицинских микросистем. В: IEEE International Wireless Symposium (IWS), 2013 г.)

Неемкостные соединения WPT включают индуктивные, радиочастотные (RF) и ультразвуковые соединения. Из них индуктивная связь характеризуется высоким КПД и способностью передавать мощность и поэтому превосходит два других (Moutopoulou et al., 2015), см. Таблицу 1. Также, согласно Sun et al. (2013), индуктивная связь считается лучшим выбором для биомедицинских приложений.

Таблица 1. Опции неемкостного БПЭ

Опции
Параметры Индуктивная связь [11] [12] RF [6] [13] Ультразвук [14] [12]
Безопасность человека Зависит от передаваемой энергии Да Да
КПД 73% 48% 21% –35%
Максимальная мощность До 10 Вт & lt; 1 Вт 100 мВт
Частоты 1 кГц – 100 МГц 30 кГц – 300 ГГц 10 кГц – 10 МГц

From Moutopoulou, E. , Бертос, Г.А., Маблекос-Алексиу, А., Пападопулос, Е.Г., 2015. Возможность создания биомехатронного контроллера протеза верхних конечностей из EPP. Конф. Proc. IEEE Eng. Med. Биол. Soc. 2015, 2454–2457. https://doi.org/10.1109/EMBC.2015.7318890.

Возможные биомедицинские применения включают искусственное сердце, визуальные протезы, глотательные устройства (Kim et al., 2014) и биомехатронные устройства, встроенные в верхние конечности (Kontogiannopoulos et al., 2018). Имплантируемые нервные протезы обычно имеют требования к питанию, превышающие возможности имплантируемых батарей разумного размера.Следовательно, чрескожная магнитная связь остается методом выбора для питания имплантированных нервных протезов (Troyk and DeMichele, 2003). Полностью беспроводная система регистрации ЭМГ, которая может обеспечить управление протезом верхней конечности при достижении максимальной эффективности передачи энергии за счет магнитно-резонансной (индуктивной) БПЭ, описана в Bercich et al. (2016). Это решение делает заметный прогресс в эффективности WPT за счет слабосвязанных индуктивных звеньев, специально для протезов верхних конечностей.В качестве дополнительного преимущества индуктивной связи можно передавать данные (Ghovanloo and Najafi, 2004; Troyk and DeMichele, 2003).

Для этих приложений требуются направленность, стабильность, надежность и эффективность системы за счет усовершенствования конструкции катушки беспроводной передачи и рабочих настроек (Kim et al., 2014). Другие важные параметры включают безопасность человека из-за повышения температуры тканей и миниатюризации соответствующей электроники (Moutopoulou et al., 2015).

Методы моделирования, используемые при анализе систем WPT, с особым акцентом на приближения, ограничивающие их применимость, с целью общего метода моделирования, приведены в Moorey et al. (2014). Исследования в области имплантируемых мощных нейропротезных устройств, таких как визуальные протезы и ИМК, сосредоточены на чрескожных индуктивных силовых связях, образованных между парой напечатанных спиральных катушек (PSC), производимых партиями с использованием технологии микрообработки. Оптимизация энергоэффективности беспроводной связи является обязательной для минимизации размера внешнего источника энергии, рассеивания тепла в тканях и помех для других устройств.Теоретические основы оптимальной эффективности передачи энергии в индуктивном канале в сочетании с полуэмпирическими моделями привели к созданию двух примеров конструкции на частотах 1 и 5 МГц, достигающих эффективности передачи энергии 41,2% и 85,8%, соответственно, на расстоянии 10 мм (Jow and Ghovanloo , 2007). Метод определения характеристик и оптимизации прямоугольных катушек, используемых в индуктивных связях для общих приложений, описан в Yong-Xi et al. (2011).

NZ для испытания первой в мире коммерческой беспроводной передачи электроэнергии на большие расстояния

Новозеландский стартап разработал метод безопасной беспроводной передачи электроэнергии на большие расстояния без использования медных проводов и работает над его внедрением. это со вторым по величине дистрибьютором электроэнергии в стране.

Мечта о беспроводной передаче энергии далеко не нова; Всеми любимый гений электрики Никола Тесла однажды доказал, что в 1890-х годах он может питать лампочки с расстояния более двух миль с помощью 140-футовой катушки Тесла — не говоря уже о том, что при этом он сжег динамо-машину на местной электростанции и погрузил в воду весь город. Колорадо-Спрингс в затемнение.

Тесла мечтала разместить по всему миру огромные башни, которые могли бы передавать энергию по беспроводной сети в любую точку земного шара, обеспечивая электроэнергией дома, предприятия, промышленность и даже гигантские электрические корабли в океане.Инвестор Дж. П. Морган убил эту идею одним вопросом: «Где я могу поставить счетчик?».

Потребовалось 120 лет, но новозеландская компания Emrod, похоже, наконец убедила крупного дистрибьютора электроэнергии в необходимости перехода на беспроводную связь в коммерческих целях. Powerco, второй по величине дистрибьютор в Новой Зеландии, инвестирует в Emrod, чья технология, похоже, позволяет гораздо более эффективно перераспределять большие объемы электроэнергии между любыми двумя точками, которые могут быть соединены с помощью реле прямой видимости.

«Нам интересно посмотреть, сможет ли технология Emrod дополнить устоявшиеся способы доставки электроэнергии», — сказал Николя Вессио, менеджер по трансформации сети Powerco. «Мы планируем использовать его для подачи электричества в удаленные места или через районы со сложным рельефом. Также есть возможность использовать его для того, чтобы свет оставался включенным для наших клиентов, когда мы проводим техническое обслуживание нашей существующей инфраструктуры».

У Emrod в настоящее время есть рабочий прототип своего устройства, но он создаст еще один для Powerco с планами доставки к октябрю, а затем проведет несколько месяцев в лабораторных испытаниях, прежде чем перейти к полевым испытаниям.Прототип устройства будет способен выдавать «всего несколько киловатт» мощности, но его можно легко масштабировать. «Мы можем использовать ту же самую технологию для передачи в 100 раз больше энергии на гораздо большие расстояния», — сказал основатель Emrod и серийный предприниматель Грег Кушнир. «Беспроводные системы, использующие технологию Emrod, могут передавать любое количество энергии, передаваемой проводными решениями».

В системе используются передающая антенна, ряд реле и приемная выпрямительная антенна (выпрямляющая антенна, способная преобразовывать микроволновую энергию в электрическую).Каждый из этих компонентов выглядит на этих изображениях просто как большие старые квадраты на столбах. Его лучи используют неионизирующий промышленный, научный и медицинский диапазон радиочастотного спектра, включая частоты, обычно используемые в Wi-Fi и Bluetooth.

В отличие от всемирно доступной мечты Теслы о свободной энергии, здесь энергия передается прямо между определенными точками, без излучения вокруг луча, а «маломощный лазерный защитный занавес» немедленно отключает передачу энергии до того, как любой объект, например птица, дрон, вор или вертолет могут коснуться дальнего света.На этот раз разобраться, где разместить счетчик, не составит труда.

Эмрод говорит, что он работает в любых атмосферных условиях, включая дождь, туман и пыль, а расстояние передачи ограничено только прямой видимостью между каждым реле, что дает ему возможность передавать мощность на тысячи километров, что составляет долю от затраты на инфраструктуру, затраты на обслуживание и воздействие на окружающую среду, которое оказывает проводное решение.

Действительно, Эмрод рассматривает беспроводную передачу как ключевую технологию для возобновляемых источников энергии, которая часто генерируется далеко от того места, где это необходимо.Такая система могла бы быть прекрасной для доставки продуктов оффшорного и удаленного производства возобновляемой энергии в городские сети без необходимости в гигантских аккумуляторных батареях и т.п.

Грубый снимок временного грузовика с силовой трансмиссией

Emrod

Это также будет полезно при некоторых незапланированных отключениях; грузовик можно оснастить ректенной, а затем управлять им в любом месте в зоне видимости реле для создания временного беспроводного подключения к источнику питания.

Компания поддерживала связь с органами управления радиочастотным спектром в Новой Зеландии на протяжении всего процесса разработки с целью соблюдения всех стандартов безопасности, даже когда технология масштабируется вплоть до высоких уровней мощности, процесс, по словам Кушнира, также помог Emrod в разработке. рекомендации для компаний, которые будут использовать эту технологию.

Мы связались с Эмродом, чтобы узнать больше об эффективности, размере, форме и состоянии текущего прототипа, планах на будущее и о том, что на самом деле произойдет, если вы засунете руку в середину балки, и предоставим вам дополнительную информацию, когда мы можем.

Обновление: мы поговорили с основателем Emrod Грегом Кушниром, которому было чем поделиться в нашем интервью.

Источник: Emrod

Работает ли беспроводная передача энергии?

Представьте себе улицу возле вашего дома. Теперь сотрите линии электропередач. Представьте себе межгосударственные автомагистрали без неприглядных кабельных вышек, которые усеивают обширный ландшафт Соединенных Штатов. Это может быть беспроводное будущее энергетики, если партнерство между правительством Новой Зеландии и стартапом Emrod будет успешным — и все это восходит к самым смелым мечтам Николы Теслы.

Беспроводное электричество звучит как научная фантастика, но технология уже реализована и подготовлена ​​для практического исследования. И в этой первой в своем роде пилотной программе Powerco — второй по величине дистрибьютор электроэнергии Новой Зеландии — протестирует технологию Emrod, начиная с 2021 года.

«Звучит футуристично и фантастично, но со времен Tesla это повторяющийся процесс».

Компании планируют развернуть прототип беспроводной энергетической инфраструктуры на 130-футовом пространстве.Чтобы сделать это возможным, Эмрод использует выпрямляющие антенны, также известные как «ректенны», которые передают микроволны электричества от одной точки пути к другой: решение, хорошо подходящее для гористой местности Новой Зеландии. На промежуточных полюсах установлены специальные квадратные элементы, которые действуют как точки прохождения, которые поддерживают гудение электричества, а более широкая поверхность, так сказать, «улавливает» всю волну.

«Мы разработали технологию беспроводной передачи энергии на большие расстояния, — говорит основатель Emrod Грег Кушнир. «Сама технология существует довольно давно. Это звучит футуристично и фантастично, но со времен Tesla это был повторяющийся процесс ».

Связь с Николя Тесла, как признает Кушнир, — это скорее творческий, приятный рассказ, чем настоящая генеалогия. Тесла рассматривал беспроводную энергию в 1890-х годах, когда он работал над своей революционной схемой трансформатора «катушка Тесла», которая вырабатывала электричество переменного тока, но он не смог доказать, что может управлять лучом электричества на большие расстояния.«Сам факт того, что он мог вообразить это, примечателен, но технология, которую он хотел применить, не сработала бы», — говорит Кушнир.

Emrod, напротив, может удерживать луч электричества плотно и сфокусированным с помощью двух технологий. Первый связан с передачей: небольшие радиоэлементы и одиночные волновые диаграммы создают коллимированный луч, что означает, что лучи выровнены параллельно и не будут сильно распространяться по мере распространения. Во-вторых, Эмрод использует искусственно созданные метаматериалы с крошечными узорами, которые эффективно взаимодействуют с этими радиоволнами.

Этот контент импортирован с YouTube. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

Беспроводные антенны

Emrod — это среда, подобная кабелю, а это означает, что их задача — просто подключить источник электропитания к потребителям. Кушнир предполагает разместить технологию Emrod на труднопроходимой местности, которая соединяется с самыми солнечными, ветреными или наиболее благоприятными для воды точками на Земле, поскольку эти сельские места имеют самый большой пробел в электрификации.

Устраняя необходимость в длинных участках традиционной медной проводки, Emrod заявляет, что может обеспечить электричеством эти регионы, которые не могут позволить себе такую ​​инфраструктуру, которая поддерживает энергосистему. Это также может иметь положительные экологические последствия, поскольку многие объекты, у которых нет доступа к электричеству, в конечном итоге полагаются на дизельные генераторы для получения энергии.

Есть даже возможности для поддержки оффшорных ветряных и солнечных электростанций, говорит Кушнир, потому что текущая точка трения для этих форм возобновляемой энергии сводится к стоимости передачи.Например, в проливе Кука, который соединяет Северный и Южный острова Новой Зеландии, морские ветряные электростанции требуют дорогих подводных кабелей.

На данный момент у Кушнира достаточно корпоративной поддержки, чтобы предпринять следующие нормативные шаги и начать распространение технологии Эмрода. По его словам, настоящая проблема будет заключаться в том, чтобы успокоить и просвещать общественность.

«Мы ожидаем большого сопротивления, аналогичного тому, что мы наблюдали с 5G», — говорит он. «Люди подавляют дополнительную радиацию вокруг себя, и это совершенно понятно.«Но, к счастью, — говорит он, — управляемый луч Эмрода не пропускает излучения
». Это не «брызги», как антенна сотового телефона.

Итак, если все пойдет хорошо во время пилотной программы Новой Зеландии в начале 2021 года, беспроводная энергия может буквально появиться на горизонте и в США. А когда? Остается только догадываться.


Питание без проводов

Изображение предоставлено Emrod

Для беспроводной передачи энергии Emrod генерирует электричество в виде узкого и сфокусированного луча в неионизирующем промышленном, научном и медицинском диапазоне электромагнитного спектра — той части радиодиапазона, которая соответствует частотам Wi-Fi и Bluetooth.

Оттуда передающая антенна передает мощность через различные точки ретрансляции на «ректенну», которая может безопасно передавать волны в том же диапазоне частот, что и микроволновая печь в вашем доме. Между тем крошечные лазеры контролируют ректенны, чтобы обнаружить любые препятствия между точками реле. Таким образом, отсутствует внешняя радиация, и
птицы не пострадают при такой передаче энергии.

—Courtney Linder


🎥 Смотрите:

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Стэнфордские ученые превращают беспроводную передачу электроэнергии в реальность

Заряжайте, когда едете

Никола Тесла предполагал, что будет поставлять энергию в мир без необходимости в путанице проводов, натянутых повсюду. Самым близким, что он когда-либо подходил к реализации беспроводной передачи, была катушка Тесла, которую он создал в 1891 году. Однако его мечты были намного шире, охватывая глобальную беспроводную энергосистему, к которой любой дом, бизнес или транспортное средство мог подключиться по своему желанию.

Теперь исследователи из Стэнфордского университета думают, что они, возможно, правильно поняли технологию беспроводной зарядки, поскольку они смогли передавать электричество по беспроводной сети к движущемуся объекту поблизости. Если их технология масштабируема, они, возможно, нашли способ позволить электромобилям перезаряжаться во время движения, устраняя проблемы с доступностью зарядных станций и диапазоном заряда аккумуляторов электромобилей. Если это последнее препятствие будет действительно преодолено, электричество легко может стать стандартным топливом для транспортных средств во всем мире.

Старший автор исследования и профессор электротехники Шанхуэй Фань сказал в интервью для Stanford News, : «Нам все еще нужно значительно увеличить количество электроэнергии, передаваемой для зарядки электромобилей, но, возможно, нам и не придется увеличивать расстояние. гораздо более.»

Изображение предоставлено: Сид Ассававоррарит / Стэнфордский университет

Как команда описала в своем недавно опубликованном исследовании Nature , достигнутая передача была намного меньше, чем было бы необходимо для движения транспортных средств.Тем не менее, они достигли своего рода беспроводной передачи энергии среднего диапазона, основанной на магнитно-резонансной связи. Электричество, проходящее по проводам, создает колеблющееся магнитное поле, и именно это поле заставляет электроны соседней катушки колебаться. Это, в свою очередь, передает мощность по беспроводной сети. Однако это сложный процесс, и он эффективен только тогда, когда колебательные катушки настроены относительно движущегося объекта.

До сих пор это было одной из основных проблем беспроводной передачи энергии, потому что не было способа заставить катушки автоматически настраиваться на движущиеся объекты.Исследователи решили эту проблему, используя резистор обратной связи и систему усилителя напряжения, чтобы определить, на что нужно настроить, без помощи людей.

Беспроводное будущее Tesla прибывает

Это исследование является частью общего стремления к созданию более безопасных, экологически чистых магистралей с более управляемым движением, которые в конечном итоге будут поддерживать беспилотные автомобили.

«Теоретически можно было водить машину неограниченное количество времени, не останавливаясь для подзарядки», — пояснил Фан в интервью.«Есть надежда, что вы сможете зарядить свой электромобиль, пока едете по шоссе. Катушка в днище автомобиля может получать электричество от ряда катушек, подключенных к электрическому току, встроенному в дорогу ».

Щелкните, чтобы просмотреть полную инфографику

Со спиралями, встроенными в дороги, мы могли в конечном итоге получить полностью автоматизированную систему шоссе. Самоходные электрические везикулы можно будет заряжать в пути по беспроводной сети, а GPS и другие навигационные системы также будут получать питание по беспроводной сети.Насколько этот результат отличается от видения Tesla глобальной энергосистемы?

Его «Всемирная беспроводная система» усеяла бы земной шар беспроводными вышками, которые передавали энергию — вместе с данными — друг другу, а отдельные пользователи могли подключаться к сети с помощью антенн. Хотя его план так и не прошел мимо первой башни, которая была снесена ровно 100 лет назад, его видение будущего было действительно очень точным. Теперь, когда у команды Стэнфорда есть эта часть, мы надеемся, что вскоре мы увидим, что остальное произойдет.


Wireless Power — Когда исчезнут все эти кабели?

Беспроводная передача энергии была мечтой Николы Теслы более ста лет назад. Тем не менее, несмотря на значительные усовершенствования его работы и работы многих других с тех пор, настоящая беспроводная мощность все еще кажется чем-то несбыточной мечтой.

Итак, возникает вопрос, когда или будет ли когда-либо создан мир без проводов? Давайте взглянем.

Что такое беспроводная передача энергии?

WPT или беспроводная передача энергии — это передача электроэнергии из одной точки в другую через вакуум или воздух без необходимости использования проводов или других физических средств.Предположительно, WPT можно использовать для обеспечения мгновенной подачи энергии или непрерывной поставки энергии по запросу.

Источник: Chapendra / Flickr

Современные приложения этого типа технологии предлагаются там, где обычная проводка недоступна, опасна или просто менее удобна. Сегодняшние примеры включают беспроводные зарядные устройства для интеллектуальных устройств.

Вообще говоря, беспроводная передача энергии может быть достигнута с помощью различных методов, включая:

  • Индуктивная связь
  • Магнитно-резонансная индукция
  • Электростатическая индукция
  • Резонансная индуктивная связь
  • Передача микроволновой энергии
  • Передача энергии лазера 9
Первые четыре из них, как правило, применимы только на малых расстояниях, а последние два специально разработаны для беспроводной передачи энергии на большие расстояния.

Что такое беспроводная зарядка?

Беспроводная, или индуктивная, зарядка — это тип передачи энергии, в котором используется электромагнитная индукция для подачи электричества в портативные устройства, такие как смартфоны и планшеты. Сегодня наиболее распространенной формой является так называемый стандарт беспроводной зарядки Qi для смарт-устройств.

Однако эту технологию также можно найти в некоторых транспортных средствах, электроинструментах, другой бытовой электронике, такой как зубные щетки, и некоторых медицинских устройствах. Для его использования совместимые электронные устройства помещаются рядом с зарядной станцией и заряжаются без необходимости точного выравнивания или электрического контакта с ней.

Вообще говоря, существует три основных типа беспроводной зарядки. Это:

  • Зарядные площадки — для работы в них используется прочно связанный электромагнитный индуктивный или неизлучающий заряд.
  • Зарядные стаканы или зарядные устройства сквозного типа — в них используется слабосвязанный или радиационный электромагнитный резонансный заряд для передачи заряда на расстояние в несколько сантиметров.
  • Несвязанная радиочастотная (RF) беспроводная зарядка — этот тип системы позволяет осуществлять «капельную» зарядку на расстоянии многих метров.
Источник: Libert Schmidt / Flickr

Все они используют один и тот же принцип для создания изменяющегося во времени магнитного поля для индукции тока в замкнутом контуре провода.

Хотя беспроводная зарядка относительно нова для потребительских товаров, вы можете быть удивлены, узнав, что беспроводная зарядка на самом деле является довольно старой концепцией — ей чуть более 100 лет. Подробнее об этом позже.

Как работает беспроводная зарядка?

В большинстве случаев беспроводная зарядка осуществляется посредством процесса, известного как индуктивная связь.Это включает в себя приложение переменного тока через индукционную катушку в зарядной станции или площадке (также известной как первичная катушка или катушка передачи).

Поскольку любой движущийся электрический заряд создает магнитное поле, передающая катушка создает именно такое поле, интенсивность которого регулярно колеблется, поскольку амплитуда переменного тока постоянно изменяется.

Это изменение напряженности магнитного поля приводит к возникновению так называемого электродвижущего поля, как это было описано в законе индукции Фарадея.

Этот закон гласит, что индуцированное напряжение в цепи пропорционально скорости изменения во времени магнитного потока, проходящего через эту цепь. Проще говоря, это означает, что чем быстрее изменяется магнитное поле, тем больше напряжение в цепи, и любое изменение направления магнитного поля также определяет направление индуцированного тока.

Таким образом, напряжение в цепи можно увеличить, добавив в цепь больше контуров. Таким образом, катушка с двумя петлями имеет в два раза большее напряжение, чем просто одна петля.Это закон, лежащий в основе конструкции и работы электродвигателей и генераторов, и объясняющий, почему эти устройства, как правило, имеют несколько катушек.

Источник: Tony Webster / Flickr

Именно по этой причине зарядные площадки для смартфонов имеют относительно небольшой радиус действия, поскольку медные катушки внутри них имеют диаметр всего несколько сантиметров.

Увеличив размер используемых катушек, можно значительно увеличить расстояние и эффективность беспроводной зарядки.Чем больше катушки или их больше, тем больше площадь воздействия.

При беспроводной зарядке магнитное поле, создаваемое передающей катушкой, индуцирует другой переменный ток в другой индукционной катушке портативного устройства. Обычно известный как приемная или вторичная катушка, индуцированный переменный ток затем преобразуется в постоянный с помощью выпрямителя, который, в свою очередь, заряжает аккумулятор устройства или обеспечивает прямое питание устройства.

Может быть одна или несколько приемных катушек (или антенн).

Все хорошо, но такая установка имеет тенденцию к относительно небольшому радиусу действия. Чтобы расширить диапазон, можно использовать резонансную индуктивную связь (или магнитный резонанс). Это включает добавление конденсатора к каждой индукционной катушке для создания, по сути, двух LC-контуров с определенной резонансной частотой.

Величину наведенного тока в приемном токе можно увеличить, используя соответствующую емкость, чтобы гарантировать, что контуры резонируют на одной и той же частоте. Это также позволяет значительно увеличить радиус действия беспроводной зарядки.

Каковы основные вехи на пути к беспроводной энергии?

Чтобы оценить долгую историю беспроводной передачи энергии, давайте кратко рассмотрим некоторые из основных вех в развитии беспроводной зарядки на сегодняшний день.

1. Никола Тесла запускает технологию беспроводной зарядки

Источник: One Tesla / Wikimedia

В конце 19 века дальновидный изобретатель и инженер Никола Тесла впервые продемонстрировал магнитно-резонансную связь.Это, если вы не знаете, передача электричества по воздуху путем создания магнитного поля между двумя отдельными цепями (передатчик и приемник).

Он смог продемонстрировать это, включив по беспроводной сети люминесцентные лампы и лампы накаливания в своей лаборатории в Колорадо-Спрингс, а затем в серии публичных лекций. Тесла запатентовал эту технологию под названием «резонансный трансформатор» или «катушка Тесла».

Это устройство было способно производить очень высокие напряжения и частоты, а его усовершенствованные более поздние конструкции позволили использовать технологию очень безопасным и надежным образом.Хотя, как мы видели, индуктивная и емкостная связь являются эффектами «ближнего поля» и не могут использоваться для передачи на большие расстояния. Однако Тесла был убежден, что сможет разработать беспроводную энергию на большие расстояния.

В 1902 году Тесла начал экспериментировать с гораздо более крупным устройством, чтобы увидеть, возможно ли его видение всемирной системы беспроводной доставки энергии. Он предвидел огромную сеть башен, которые могли бы без проводов освещать города, передавать сообщения и, возможно, даже приводить в движение такие вещи, как самолеты в воздухе.

Его первый прототип, Башня Ворденклиф, был многообещающим, но в конечном итоге затея провалилась.

Тем не менее, это была революционная работа, намного опередившая свое время.

2. Изобретение радио помогло продвинуть эту концепцию дальше

Источник: not_Aaron / Flickr

Хотя технически говоря, это не форма беспроводной передачи энергии, радио работает по очень похожей концепции. Выявленный и изученный немецкими физиками Генрихом Герцем в конце 1880-х годов, он настолько распространен сегодня, что мы почти не задумываемся о нем.

Радио работает, передавая по воздуху электромагнитные волны на частотах от десятков до сотен герц. Они генерируются электронными устройствами, называемыми передатчиками, которые излучают радиоволны до тех пор, пока они не будут приняты другой антенной — приемником.

В приемнике радиоволны индуцируют небольшой переменный ток, который затем преобразуется в звук через преобразователь. По сути, весь этот процесс заключается в передаче энергии на расстояние без использования проводов.

Что касается только передачи энергии, то использование радиоволн пока не приносит результатов. Это происходит из-за относительности низкочастотных радиосигналов и того факта, что они распространяются во всех направлениях. Это означает, что на один приемник можно передать очень мало энергии — отсюда и необходимость в усилителе в большинстве ситуаций.

Однако с помощью устройства, называемого выпрямительной антенной. Это тип приемной антенны, которая используется для преобразования электромагнитной энергии в электричество постоянного тока.При использовании ректенны радиоволны, возможно, можно было бы также использовать для передачи электричества на большие расстояния.

Однако текущие работы в этой области могут обеспечить лишь небольшое количество энергии в масштабе микроватт. Хотя он полезен для небольших электронных устройств, таких как светодиоды или кремниевые чипы, он на порядок ниже, чем требуется для ваших умных часов или телевизора. Тем не менее, важно отметить, что беспроводная радиопередача энергии в настоящее время является быстро развивающейся областью.

3.Микроволны использовались для беспроводной передачи энергии еще в 1960-х годах.

Браун создал «вертолетный» аппарат с микроволновым питанием. Источник: Researchgate

Для достижения наилучших результатов для эффективной передачи мощности потребуются передатчики, которые генерируют высокочастотные волны, например микроволны. Для этого микроволны необходимо сфокусировать в узкие лучи для передачи.

Первые шаги в этой области были сделаны во время Второй мировой войны, когда были разработаны такие устройства, как клистрон и магнетронная трубка, а также параболические антенны.

Один интересный пример был сделан Уильямом С. Брауном в 1960-х годах. Он смог продемонстрировать беспроводную передачу энергии на большие расстояния с помощью ректенны, которая могла эффективно преобразовывать микроволны в мощность постоянного тока. В 1964 году ему даже удалось продемонстрировать эту технику, приведя в действие модель «вертолета» с помощью микроволн, излученных с земли!

Браун продолжал совершенствовать эту технику в качестве технического директора программы JPL-Raytheon до своего выхода на пенсию в середине 1980-х годов. Часть его работы позволила его команде передать мощность 30 кВт на расстояние 1 милю (1,6 км) с эффективностью более 80%.

4. Беспроводная передача энергии использовалась в медицинских устройствах в 1960-х годах

Источник: MED-EL

Одним из наиболее важных практических приложений беспроводной передачи энергии было использование индуктивной беспроводной передачи энергии в имплантируемых медицинских устройствах в 1960-е годы. Ранние версии этих устройств использовали только резонансную катушку приемника, в то время как более поздние также поставлялись с катушками резонансного передатчика.

Такие устройства были разработаны для обеспечения высокого КПД с использованием электроники меньшей мощности без необходимости в проводах. Сегодня использование резонансной индуктивной передачи энергии становится все более распространенным со многими коммерчески доступными имплантируемыми медицинскими устройствами, такими как кохлеарные имплантаты.

5. Первые шаги в области беспроводной зарядки в транспортных средствах были сделаны в 1970-х годах.

Источник: Momentum Dynamics

В 1970-х годах были предприняты различные попытки обеспечить беспроводную зарядку в транспортных средствах.Например, исследование 1972 года, проведенное профессором Доном Отто из Оклендского университета.

В ходе своего исследования профессор Отто предположил, что автомобиль можно заряжать индуктивно с помощью передатчиков, встроенных в поверхность дороги. Приемники на транспортном средстве, возможно, затем могут быть использованы для питания транспортного средства во время его движения.

Позже, в 1978 году, первое применение индуктивной зарядки было продемонстрировано Дж. Болджер и его коллеги. Им удалось создать электромобиль с индуктивным приводом от системы, работающей на частоте 180 Гц, мощностью 20 кВт.

В конце десятилетия в Калифорнии также был представлен автобус с беспроводной зарядкой. Подобные предприятия, основанные на индуктивной зарядке, были пионерами во Франции и Германии примерно в то же время.

Совсем недавно такие компании, как Momentum Dynamics, работали в Норвегии над системами беспроводной зарядки для электромобилей. Используя технологию индуктивной зарядки, они надеются обеспечить беспроводную зарядку электромобилей, таких как автобусы или такси, что позволит им заряжать без необходимости использования зарядных станций.

Это решение позволит электромобилям заряжать свои батареи на холостом ходу, например, ждать, чтобы забрать пассажиров, вместо того, чтобы останавливаться в течение рабочего дня для подзарядки. Компания также работает с другими компаниями в Китае над разработкой аналогичного решения.

6. Зарядка на большие расстояния была продемонстрирована в 2007 году.

В 2006 году профессор Массачусетского технологического института Марин Солячич впервые продемонстрировал, что электричество может передаваться на расстояние более 6,6 футов (2 мт). Это было достигнуто за счет использования очень резонансной формы магнитной индукции.

Soljačićm продемонстрировал, что можно передавать мощность 60 Вт на аналогичный приемник с двойным резонансом на расстоянии 6,6 футов (2 м). Мало того, это было достигнуто с поразительной эффективностью 40%.

7. Консорциум Wireless Power Consortium был основан в 2008 г.

Источник: Аарон Ю / Flickr

В 2008 г. в ответ на широкомасштабное распространение мобильных телефонов, планшетов и других устройств были достигнуты успехи в исследованиях среднего бизнеса. -расширение беспроводного питания и технологии зарядки, чтобы избавиться от необходимости использовать модем и розетки для зарядки.В рамках этих усилий был создан консорциум Wireless Power Consortium для разработки стандартов взаимодействия в отрасли.

Это в конечном итоге привело к появлению стандарта индуктивной мощности Qi, который был впервые опубликован в 2009 году для высокоэнергетической зарядки и питания портативных устройств мощностью до 5 Вт на расстоянии 1,6 дюйма (4 см).

8. Сфокусированные электромагнитные лучи могут стать будущим беспроводной энергии

Художественное впечатление о проекте NASA sps-ALPHA. Источник: SingularityHub / NASA

Одним из интересных направлений исследований беспроводной передачи энергии является использование электромагнитных лучей в качестве основного средства передачи.Например, с микроволнами проводились эксперименты, чтобы обеспечить двухточечную передачу энергии без использования проводов.

НАСА провело исследование в 1960-х годах, чтобы изучить возможность сбора энергии из космоса с помощью спутников, обшитых солнечными панелями, и «направить» энергию обратно на Землю. Работа проводилась в Лаборатории реактивного движения НАСА, где после некоторых проб и ошибок исследователи продемонстрировали передачу 30 кВт на расстояние 1,5 км с использованием микроволн 2,38 GH с эффективностью 80%.

Дальнейшая работа над аналогичной концепцией, получившей название SPS-ALPHA, была позже разработана НАСА в начале 2010-х годов.

В последнее время работа в этой области была сосредоточена на использовании дронов на больших расстояниях. Например, в конце 1980-х Канадскому исследовательскому центру связи удалось разработать небольшой прототип самолета под названием «Стационарная высокогорная релейная платформа (SHARP)».

Этот самолет приводился в действие с помощью микроволн и ректенны и мог пролетать 13 миль (21 км) в воздухе и оставаться в воздухе в течение нескольких месяцев без необходимости подзарядки.Аналогичный, более совершенный аппарат был разработан в Киотском университете в начале 1990-х годов под названием «Эксперимент с подъемом самолета в микроволновую печь» (MILAX).

В начале 2000-х НАСА также удалось разработать первый в мире самолет с лазерным приводом. Был разработан небольшой прототип, работающий от электричества, вырабатываемого фотоэлементами, вырабатывающими энергию наземного ИК-лазера.

9. Различные компании сейчас работают над беспроводным питанием для вашего дома.

Источник: Wi-Charge

В последние годы частный сектор все активнее принимает участие в том, чтобы сделать беспроводную передачу энергии широко распространенной. Различные компании, такие как Wi-Charge, Energous и Ossia, в настоящее время разрабатывают методы безопасного и надежного питания устройств по беспроводной сети с использованием инфракрасных и радиочастотных технологий.

Решение Wi-Charge использует сфокусированные лучи инфракрасного света, направленные на приемник на активированном устройстве, которое преобразует луч в полезную электроэнергию. Energous, с другой стороны, разрабатывает радиоволны, чтобы обеспечить возможность зарядки многих устройств в радиусе 49 футов (15 метров).

Ossia разрабатывает средства беспроводной передачи энергии, специально предназначенные для автомобильного рынка.Они надеются предоставить средства беспроводной зарядки совместимых устройств в автомобиле в будущем.

Эти решения могли бы оставить в прошлом зарядные кабели — что-то, что было бы очень удобно в местах, где электрические кабели потенциально опасны или неудобны, например, в ванных комнатах.

10. Беспроводная передача энергии на большие расстояния может быть буквально за горизонтом

Источник: Emrod

Для беспроводной передачи энергии по сравнению с традиционными проводными источниками энергии необходимы средства для ее передачи на большие расстояния. Именно здесь такие компании, как базирующаяся в Новой Зеландии Emrod, могут вскоре произвести революцию в способах передачи энергии по всему миру.

Они разрабатывают средства безопасного и беспроводного распределения электроэнергии в сотрудничестве с Powerco (вторым по величине дистрибьютором электроэнергии Новой Зеландии). Emrod недавно сообщил о многообещающих результатах своих текущих прототипов, когда большое количество энергии эффективно передается между двумя точками.

В их решении используется серия антенн, реле и приемная ректенна для преобразования микроволновой энергии в электричество.Эти микроволны находятся в неионизирующем промышленном, научном и медицинском диапазоне радиочастотного спектра, который включает частоты, обычно используемые в связи Wi-Fi и Bluetooth.

11. Будущее должно быть быстрее и на больших расстояниях

Последние достижения в области беспроводной передачи энергии впечатляют, но это только начало. Однако важно отметить, что большинство экспертов подчеркивают, что существующие решения не являются полностью беспроводными, поскольку сами передатчики должны каким-либо образом подключаться к электросети.

Не только это, но и количество потребителей в настоящее время несколько ограничено. Когда пользователи начнут доверять и покупать в массовом порядке, спрос на гибкость и надежность, вероятно, значительно улучшится.

Это давление рынка вынудит производителей разрабатывать более прочные, надежные решения для беспроводной зарядки с большим радиусом действия. В настоящее время для бытовых применений у потребителей есть выбор между малой, но быстрой зарядкой (по аналогии с проводом) или более длительной подзарядкой.

Работа над беспроводным распределением электроэнергии на большие расстояния потенциально очень многообещающая, но это далеко не жизнеспособная альтернатива традиционным медным проводам — ​​по крайней мере, на данный момент.

Однако в ближайшие годы и десятилетия некоторые из наиболее распространенных применений кабелей в вашем доме могут уйти в прошлое, и то же самое может относиться и к вашему электромобилю. Однако крупномасштабное распределение электроэнергии от электростанций или из космоса, скорее всего, будет невозможно в ближайшее время.

Когда-то могут быть решены надежные и безопасные решения как для крупномасштабного распределения на большие расстояния для коммунальных предприятий и предприятий, так и решения для ближнего и среднего радиуса действия для потребителей, и преимущества обоих вместе взятых, только тогда беспроводная зарядка станет по-настоящему достичь совершеннолетия.

Беспроводная передача энергии, открывающая мир возможностей

Для многих «беспроводная передача энергии на большие расстояния» звучит как запутанный жаргон, связанный в одно предложение. Для других это звучит как футуристическая фантазия, которая когда-то была не очень успешной несбыточной мечтой Николы Теслы.Для Эмрода это вполне реальное решение некоторых из самых серьезных проблем с энергоснабжением на сегодняшний день с бесконечными возможностями (буквально) изменить ландшафт мира.

Итак, что такое беспроводная передача энергии на большие расстояния (WPT)? И как можно использовать беспроводную мощность в реальных сценариях?

Что такое технология беспроводной передачи энергии и как она работает

Беспроводная передача энергии (WPT) — это, вероятно, то, что вы себе представляете; мощность, передаваемая из одного места в другое, без необходимости использования традиционных медных катушек (или проводов) для передачи ее туда. Как беспроводная зарядка вашего мобильного телефона, но в гораздо большем масштабе.

Энергия передается через электромагнитные волны на большие расстояния с использованием запатентованной Emrod формы луча, метаматериалов и технологии выпрямления. Для этой технологии требуется передающая антенна для передачи энергии и приемная антенна (ректенна), чтобы делать то, что предполагает ее название, принимать и преобразовывать луч обратно в электричество. Между двумя антеннами можно использовать реле, чтобы увеличить расстояние, по которому может пройти энергия.

Emrod был основан с целью оказать положительное влияние на как можно большее количество людей, поэтому для широкого распространения беспроводной передачи энергии она также должна быть безопасной. И Эмрод делает именно это. Лучи используют обычные электромагнитные частоты в диапазоне ISM, которые используют такие вещи, как Wi-Fi и Bluetooth. Кроме того, двухточечная передача означает отсутствие утечки энергии вокруг луча. Если по какой-либо причине что-то пересекает луч, как птица, он немедленно отключается. Это означает, что птица никогда не касается ничего, кроме чистого воздуха.Emrod не похож на более актуальный пример, 5G, который распространяет низкое электромагнитное излучение повсюду, неизбежно погружая в воду и поражая человеческое тело.

История технологии беспроводной передачи энергии

Передача энергии с помощью микроволн существует уже несколько десятилетий. Фактически, еще в 1891 году Никола Тесла решил поставлять электроэнергию по беспроводной сети. Это привело его к созданию катушки Тесла — первой системы, которая могла передавать энергию без проводов. Он протестировал беспроводную передачу энергии с помощью радиочастотного резонансного трансформатора катушки Тесла.Ему удалось создать переменные токи высокого напряжения и высокой частоты, которые позволили ему без проводов передавать энергию на короткие расстояния. К сожалению, Тесла так и не добился успеха в дальнейшем развитии своей технологии катушек. Однако его изобретения полностью изменили понимание и использование электричества.

Затем, в 70-х годах, НАСА показало, что может поддерживать беспилотный вертолет в воздухе, заряжая его микроволнами с земли, однако они не развивали технологию дальше до точки, когда она была бы коммерчески жизнеспособной… Подсказка Эмрода.

Что больше всего изменилось с тех пор, так это в основном технологии метаматериалов. Новые материалы позволили Эмроду невероятно эффективно преобразовывать энергию обратно в электричество. Таким образом, технология становится жизнеспособной для коммерческого использования.

Варианты использования беспроводной системы передачи энергии:

Доступ к возобновляемым источникам энергии и улучшение передачи в удаленные места

Доступ к надежной электроэнергии является ключом к экономическому прогрессу и процветанию.Тем не менее, острова, фермы, отдаленные населенные пункты и прибрежные ветряные электростанции часто полагаются на подводные кабели или одиночные линии через сложную местность. Кроме того, эти линии и кабели требуют дорогостоящей установки и обслуживания. Неудивительно, что это зачастую непомерно дорого, и многие остаются без надежного источника питания. WPT заменяет необходимость дорогостоящего обновления инфраструктуры или дублирования на сложной местности.

В этих случаях Emrod может снизить затраты на установку и обслуживание до 85%.Делает экономически выгодным использование удаленных устойчивых источников энергии, соединение сообществ и повышение устойчивости сети.

С помощью WPT энергоснабжение природного заповедника, такого как остров Стюарт / Ракиура, может осуществляться за счет излучения устойчиво генерируемой гидроэнергии с Южного острова Новой Зеландии. Или это может позволить островным государствам Тихого океана получить доступ к возобновляемым источникам энергии в прибрежных водах. Уменьшение их зависимости от дизельных генераторов, обеспечение электроэнергией отдаленных населенных пунктов и снижение местных затрат на электроэнергию. Не говоря уже о возможностях открытия для них нового экспортного рынка.

Подача энергии на край распределения

Последняя миля (или километр) распределительной сети является дорогостоящей и часто экономически невыгодной. Например, прибрежный городок, окруженный пересеченной местностью, или ферма на другой стороне большой долины. В таких ситуациях установка и обслуживание БПЭ может быть значительно дешевле по сравнению с традиционными решениями для линий электропередач, аккумуляторных батарей или микросетей.

Прекрасный пример Новой Зеландии — Пиха, прибрежный город на западном побережье Окленда. Пиха не только спрятана за гористой местностью, но также несет на себе тяжесть сильных ветров и штормов. Все это затрудняет сохранение целостности и надежности линий электропередач круглый год.

В Новой Зеландии Emrod работает вместе с Powerco над улучшением непрерывности поставок на последней миле и экономической жизнеспособностью.

Замена генераторов для беспроводной передачи энергии

Каждый наверняка слышал громкое жужжание генератора на каком-то этапе своей жизни.Хотя шум в лучшем случае раздражает, нам пришлось с ним мириться, потому что это удобное портативное устройство, обеспечивающее источник питания по требованию. Компании, критичные к электроснабжению, такие как телекоммуникационные компании и больницы, часто используют их в качестве систем аварийного резервного копирования. Однако они дороги в эксплуатации, загрязняют окружающую среду, являются шумными, а в случае сбоя требуется некоторое время для развертывания или активации.

Вместо этого для плановых и внеплановых отключений можно использовать беспроводную передачу электроэнергии для устранения «разрыва» в сети, вызванного отключением линий.Мобильные установки на грузовиках или компактные стационарные системы могут передавать электроэнергию тем, кто в ней нуждается. Предлагая решение, позволяющее сократить время простоя и снизить затраты без шума и загрязнения, присущего традиционному генератору.

Формируя будущее

Выше приведены некоторые способы, которыми беспроводная передача энергии может и поможет миру, но как насчет некоторых из менее очевидных способов использования этой технологии?

Для работы беспроводным системам передачи энергии просто необходима прямая видимость от одного конца до другого для передачи энергии.Итак, о чем можно мечтать?

Мы представляем мир, в котором технология Emrod используется для питания электромобилей и кораблей, а также для питания беспилотных летательных аппаратов в полете над городскими районами или сельскими пейзажами. Для нас не исключены даже бестопливные перелеты на самолетах.

Следите за новостями, мы только начинаем!

IE Вопросы: Почему у нас нет беспроводного электричества?

Почему у нас нет беспроводной связи?

Этот вопрос исходит от многих членов нашей аудитории: было бы здорово, если бы мы могли покончить с обширной сетью проводов, больших и малых, которые соединяют электронные устройства, управляющие нашим миром, с электростанциями, вырабатывающими электричество?

На самом деле у нас есть беспроводное электричество.Но это ограничено. На данный момент, по крайней мере, это коммерчески выгодно только на коротких расстояниях (например, миллиметры в метры). Прежде чем мы перейдем к этому, давайте вернемся на более чем сто лет назад к человеку с мечтой о беспроводной передаче электричества по всему миру: Николе Тесла.

Существует длинный список технологий, приписываемых Тесле и его исследованиям: радио, рентгеновские лучи, дистанционное управление, электродвигатели и многие другие. Но одна из его величайших амбиций так и не была реализована: передавать электричество по всему миру без проводов.

Его первые эксперименты были связаны с передачей электричества через радиоволны. Но эти эксперименты могли передавать энергию только на короткое расстояние. Тогда у Теслы появилась идея: будет ли связь сильнее, если он пройдет сквозь землю, а не в воздух?

Вот его основная теория: послать электричество глубоко в землю и использовать Землю как гигантский проводник. Электричество могло беспрепятственно перемещаться на сотни миль, и любой, у кого есть приемник, мог получить к нему доступ, предположил Тесла.

«Электроэнергия может передаваться и никогда не будет передаваться без проводов для всех коммерческих целей, таких как освещение домов и управление самолетами. Я обнаружил основные принципы, и мне осталось только разработать их в коммерческих целях. Когда это будет сделано, вы сможете отправиться в любую точку мира — на вершину горы с видом на вашу ферму, в Арктику или в пустыню — и установить небольшое оборудование, которое даст вам тепло, с помощью которого можно готовить, и свет. читать.Это оборудование будет перевозиться в рюкзаке, не таком большом, как обычный чемодан. В ближайшие годы беспроводное освещение будет таким же обычным явлением на фермах, как обычное электрическое освещение в наших городах ». (Никола Тесла, Американский журнал, апрель 1921 г.)

Тесла перенес свои эксперименты в Колорадо-Спрингс, штат Колорадо, в 1899 году. Согласно лабораторным записям Тесла, ему удалось отправить электричество из своей лаборатории в лампочки, расположенные на земле на расстоянии сотен футов.

Но Tesla хотела большего.Он начал строить Башню Уорденклиф в 1901 году на Лонг-Айленде. Wardenclyffe должен был стать центром множества экспериментов по передаче беспроводных радио- и телеграфных сигналов — и отправке беспроводного электричества. Тесла планировал, что 17-этажная башня будет отправлять электричество от угольного генератора в землю через 300 футов металлических стержней, по которым ток будет распространяться на сотни миль.

По сей день никто не уверен, что план Теслы сработал бы, сказал Марк Зайфер, автор книги «Волшебник: жизнь и времена Николы Теслы».Деловой партнер Tesla, Дж. П. Морган, отказался от проекта Wardenclyffe. В конце концов, Tesla обанкротилась, а Wardenclyffe был снесен в 1917 году. Его идея использования земли для передачи электричества на большие расстояния не была полностью проверена, и инженеры-электрики скептически относятся к ее результатам, добавил Сейфер.

Но исследования Теслы повлияли на то, как сегодня мы отправляем электричество без проводов

Со времен Tesla мы знали, что можно передавать электричество по беспроводной сети посредством магнитной индукции.Или, если быть точным, использовать магнитное поле для генерации электрического тока. Вы уже используете этот тип зарядки, если у вас есть электрическая зубная щетка.

Провод

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *