Kablosuz güç aktarımı: zor bir olma geçmişi

Bugün uygulanan fantastik teknik fikirlerin uzun bir listesinden, sadece elektrik enerjisinin kablosuz iletim hayali tartışılmaz olmaya devam ediyor. Bilim kurgu romanlarındaki enerji ışınlarının ayrıntılı tanımları, mühendisleri bariz ihtiyaçları ve aynı zamanda uygulamanın pratik imkansızlığı ile kızdırır. Ancak durum daha iyiye doğru giderek değişiyor.

Elektriğin keşfinin başlangıcından itibaren, nihai tüketiciye iletilmesinde bir sorun vardı. Endüstriyel üretimin gelişimi elektrik talebinde keskin bir artışa yol açmıştır. Elektrik iletim hatlarının telleri ve direkleri manzaraların ayrılmaz bir parçası haline gelmiştir. Ancak, sadece uzmanlar bu çizgileri çalışma koşullarında tutmak için ne kadar para ve çaba harcandığını ve içlerinde ne kadar enerji kaybolduğunu bilir.

Fosil kaynakları yavaş yavaş tükenmekte ve enerji arzı sorunları enerjinin kapısını zorlamaktadır. Modern insan toplumu uzay araştırma çağına girdi, bu yüzden görüşlerimiz bariz tükenmez enerji kaynağına - Güneş'e dönüşüyor. Milyarlarca yıl boyunca, bu termonükleer reaktör, küçük bir kısmı uzun yıllar insanlık için yeterli olacak fantastik miktarlarda enerji yayar. Ama bir “küçük” problem: alınan enerjiyi Dünya'daki tüketiciye nasıl aktarabiliriz?

Bu andan itibaren, insanlığı sınırsız kaynaklarla mutlu etme olanakları hakkında ciddi bir tartışma başlar. Şimdiye kadar, modern uzay teknolojisi araçları listesinde sorunu çözmenin iki yolu var. Bunlardan biri lazer ışını enerji transferi toprak alıcı terminallere. İkinci - ile mikrodalga enerji transferi.

Lazer enerji transferi birkaç temel zorlukla karşılaşır. Birincisi, güneş radyasyonunun tutarlı lazer radyasyonuna birincil dönüşümünün verimliliği ile ilgilidir. İkincisi, uzaydan Dünya'ya enerji transferinin verimliliğine dayanır. İlk sorun üzerinde ilerleme oldu: Japonya'dan bilim adamları% 42 verimlilikle güneş enerjisinin lazer radyasyonuna dönüştüğünü bildirdi. Ancak enerjinin yüzeye aktarılması, çözülmesi zor olan bir dizi görevi içerir.

Dünya yüzeyinde çapı yüzlerce metre olan bir lazer ışınının zayıflaması. Yoğunluğu hava koşullarına, alıcı terminali işaret etme doğruluğuna ve hatta parametre kütlesine bağlıdır. Bir güç ışınına yakalanan uçan uçaklar veya kuş sürüleri gücünü bozar veya zayıflatır. Bir uçak için böyle bir olay fark edilmezse, kuşlar önemli ölçüde acı çekecektir: Dünya yüzeyinin yakınındaki radyasyon yoğunluğu güneşin güneşinden on kat daha güçlü olacaktır.

Enerji transferinin ikinci yolu, 2.4 ila 5.8 GHz frekanslı mikrodalga dalgalarıdır. Burada, enerjinin zayıflamasının minimum olduğu atmosferik bir “pencere” vardır. Ancak enerjinin alıcı kısmı çok karmaşıktır ve modern anten bileşenlerinin geliştirilmesini gerektirir. Bilim adamlarına göre, 36.000 km yükseklikten (geostationary yörünge) 5 MW'lık bir güç iletmek için, 1 km büyüklüğünde bir verici anten ve 10 km çapında bir alıcı anten gerekli olacaktır. İnsanlık için yakın gelecekte bu tür tesisler göze alamaz.

Bu durumda, diğer tarafta ilerleme başladı. Modern iletişim ve mobil bilgi işlem cihazlarının geliştirilmesi, pillerinin sık sık şarj edilmesini gerektirmiştir. Prensip olarak, bu özellikle bir veya iki cihazınız olduğunda belirli bir sorun oluşturmaz. Ancak ailede veya ofiste düzinelerce varsa, ürünlerle uyumlu şarj üniteleri için sürekli arama dikkat dağıtıcı ve can sıkıcıdır.

Söylentilere göre, Massachusetts Üniversitesi'nden bir çalışan Marina Solyachich'i Kablolar olmadan enerji aktarmanın bir yolu fikri. Boşalmış bir cep telefonunun sinyali gece yarısı birkaç kez uyandıktan sonra, sorunu ciddi şekilde ele almaya karar verdi mobil cihazlarınızı kablosuz olarak şarj etme.

Sonuç olarak, tamamen ortaya çıktı enerjiyi ağdan mobil cihazlara aktarmak için yeni teknoloji. Yöntem, alıcı ve vericinin manyetik alanını kullanan rezonant kuplajından oluşur. Anlaşılmaz bir ismin ve daha az belirsiz bir mekanizmanın arkasında (yöntem patentli ve gizli tutulur),% 40'tan daha yüksek bir verime sahip iletkenler olmadan bir enerji transferi yöntemi gizlenmiştir. Teknoloji denir «WiTricity».

Kablosuz enerji aktarımı için teknolojinin çalışma prensibi "WiTricity"

WiTricity Cep Telefonu için Kablosuz Şarj Cihazı

Buluşun yazarlarına göre, bu bağlı devrelerin “saf” rezonansı değildir ve Tesla transformatörü, endüktif kuplaj ile. Bugün enerji transfer yarıçapı, gelecekte iki metreden biraz fazla - 5-7 metreye kadar.

Benzer teknolojiler diğer firmalar tarafından ateşli bir şekilde geliştirildi: Intel teknolojisini gösterdi WREL % 75'e varan enerji aktarım verimliliği ile. 2009 yılında Sony, ağ bağlantısı olmayan bir televizyonun çalıştığını gösterdi.

Teknoloji gösterimi WiTricity:

Intel WREL Kablosuz Teknoloji Tanıtımı:

Sadece bir durum endişe vericidir: iletim yöntemi ve teknik numaralardan bağımsız olarak, tesislerdeki enerji yoğunluğu ve alan gücü, onlarca watt gücünde cihazlara güç verecek kadar yüksek olmalıdır.

Geliştiricilerin kendilerine göre, bu tür sistemlerin insanlar üzerindeki biyolojik etkileri hakkında bilgi henüz mevcut değildir. Yakın zamanda ortaya çıkan görünüm ve enerji iletim cihazlarının uygulanmasına farklı bir yaklaşım göz önüne alındığında, bu tür çalışmalar henüz gelmedi ve sonuçlar yakında görünmeyecek. Ve olumsuz etkilerini sadece dolaylı olarak yargılayabiliriz. Hamamböceği gibi evlerimizden bir şey daha kaybolacak.

Enerji transfer teknolojilerinin karmaşıklıklarını araştırmaya çalışmadan, yakın gelecekte 10 metreye kadar mesafelerde kablosuz enerji transfer cihazlarının bir gerçeklik haline geleceğini söyleyebiliriz. Kablo ve priz olup olmadığını düşünmeden TV izleyebilir, bilgisayar kullanabilir ve mobil cihazları şarj edebilirsiniz.

Ancak, onlarca ve yüzlerce watt değil, daha ciddi kapasitelerde iletim problemleri ile başladık. Maalesef bugün Bu yöndeki en iyi başarı, 2 kiloluk (1 mil) mesafeden 30 kilovat gücün pilot iletimidir. Bu olay 1975'te gerçekleşti ve o zamandan beri ciddi bir ilerleme kaydedilmedi. Bu nedenle, önümüzdeki yıllarda kablosuz enerji iletimi alanında bir atılım beklenmemelidir. Bilim kurgu şimdiye kadar uyuyabilir.

Comments

[#1 Philip]

Beğendim. Gerçek hayattaki kablosuz güç iletim teknolojilerinin zaten var olduğunu bilmiyordum. Bundan önce tamamen harika olduğunu düşündüm.

[#2 Şura]

Ve hoşuma gitti. Kablosuz güç iletiminin zaten var olduğu gerçekçi görünmüyor.
Kurgu gerçek oluyor. Bizi daha sonra nelerin beklediğini hayal etmek bile zor.

[#3 egor]

vay! ne kadar ilginç bilmiyordum :-)

[#4 HP Veer]

Eşim için bir HP Veer telefonu aldım - bu yüzden manyetik / endüktif bir şarjı var, telefonu bandwagon'a koyun - şarj ediyor - telefon için kablo yok.
Ama tabii ki milimetre cinsinden uzaklık, bir veya iki metre daha uygun olurdu))

[#6]

Vasily Anatolyevich, yanılıyor. Bu enerji transferi yöntemi neredeyse 140 yıl önce İtalyan fizikçi Carlo Matteuchi tarafından uygulandı ve düzlem-spiral bobinlerin yardımıyla yapıldı. Enerji kaynağı önce Leyden kutusunun, ardından Rumkorf bobininin deşarjıydı.

Profesyonellerin düzenlediği Tam fizik dersinin Rusça baskısında açıklananlar. Gano. Hem orijinali hem de sayfa taramasını sağlayabilirim.

[#7 gri]

Bugün, fikir, türev veya ilgili elektromanyetizmanın fiziksel fenomenlerinden dolayı enerji transferi yoluyla gerçekleşmektedir. Enerjinin yüksek frekanslı akımlarla, manyetizma yoluyla transferi insanlara ölümcüldür ve her şekilde yeni teknolojilerin ilerlemesinde gizlenecektir. Enerjinin bir kısmını taşıyan herhangi bir dalga maddi bir nesnedir ve bir merminin kinetik enerjisini ihtiyacınız olana dönüştürerek bir tabanca da vurabilirsiniz. "İletim yollarının" zararlı etkilerinin tesviye edilmesi kablosuz enerjinin ana görevidir ve iletimin kendisi ikincil ...

[#8 Michael]

Sery ile hemfikirim, hissetmememize rağmen kulağa yeterince dolu mikrodalgalar var, elektrik hatları da çok zararlı. Yanlarında 50 metre civarında yaşayan, kolayca kel olabilirsiniz. Herşey yayılıyor. İndüksiyon ocakları metali etkilediğinden kesinlikle daha az zararlıdır. Cep telefonu şarj teknolojisinde iyi bir şey görmüyorum. Paylaşılan bir pille şarj etmek çok daha uygundur. Bu ve prize gerek yoktur. Şehirlere gelince, Almanya'da en iyi çözümün kullanıldığı anlaşılıyor ... Orada, herkes bölgelerine küçük bir güç istasyonu, yel değirmenleri veya güneş panelleri kuruyor. Bütün bunlar örneğin bodrum katındaki piller tarafından ayrılmıştır. Ve evde değilseniz veya çok fazla elektrik kullanmıyorsanız, fazlalık rezervleri şarj eder ve fazlalık genel ağa gider. İnsanlar da bunun için ekstra para öderler. Sonuç olarak, birçok avantaj elde ediyoruz, büyük aşırı yüklerin olmadığı, elektronik iletim kayıplarının azaldığı dengeli bir güç kaynağı ağıdır. Mal sahibi daha az ödüyor ve daha az tüketiyor. Ve bu, eşit bir şekilde dağıtılması ve çok fazla kaybedilmesi gereken bir noktada çok miktarda enerji üretildiğinde nükleer santrallerin aksine. Ve israf minimumdur.

[#9]

Elektromanyetik sis arılar, kuşlar, hayvanlar, bitkiler, insanlar için tehlikelidir - bu radyasyon mutasyonlara neden olur, taşınabilir yakıtsız jeneratörler gelecektir.

[#10]

Makalede ve yorumlarda açıklanan her şey bana tanıdık geliyor. Teknolojinin gelişimini dikkatle takip ediyorum ve tek bir yeniliği kaçırmamaya çalışıyorum. Kendi fikirleri var, pratikte bunları test etme fırsatından mahrum kaldığım sadece üzücü. Örneğin, böyle bir fikir. Hepimiz şimşekleri bir kereden fazla izledik ve biliyoruz ki yüz binlerce hatta milyonlarca amperlik büyük akımlar kıvılcım deşarjı kanalındaki havada akıyor. Bu, özel koşullar altındaki havanın içinden büyük bir elektrik gücü geçebileceği anlamına gelir. Bunu yapmak için, sadece havada iyonize bir kanal oluşturmanız gerekir. Ve bunu yaratmak, günümüzün teknoloji gelişimi ile göründüğü kadar zor değil. Bunu yapmak için, ultraviyole veya hatta x-ışını radyasyon aralığında çalışan bir lazer ışını kullanın, yani. havadan geçen bir lazer ışını iyonize bir kanal oluşturmalıdır. Tabii ki, enerjiyi uzaydan Dünya'ya bu şekilde aktarmak işe yaramayacak, ancak kablolu güç hatlarının yerini alacak - neden olmasın?

Evet, eklemek istediğim başka bir şey daha var. Elektromanyetik smog'a gelince, bir kişi her şeye adapte olabiliyor gibi görünüyor.Biz hamamböceği değiliz, radyasyonun ortasında yaşıyoruz ve her şeyi çiğnemek istedik. Şahsen ben bu bakımdan yaşayan bir örnektir. Şimdi 67 yaşındayım ve SSCB'deki neredeyse tüm çalışma deneyimim mikrodalga ekipmanı ile ilgilendi ve zaman zaman güç çok önemliydi (darbe başına 40 kW'a kadar). Bir ekran kamerasında çalıştı (hiç birini radyasyondan korumak için değil, düşmanların hangi frekanslar üzerinde çalıştığımızı bilmelerini önlemek için). Bu arada, ekran kamerasında açık alanda çalıştığımızdan çok daha fazla radyasyon aldık. Tüm bunlara rağmen kel bile değildim.

[#11]

Uzayda yayılabilen herhangi bir dalga ile kablo olmadan enerji iletmek mümkündür - ses, ışık, manyetik, ardından elektrik akımına ters dönüşüm.

[#12 jüri]

Kendi başına, elektromanyetik alan, karşılık gelen "iletken" (kablo, lazer ışını, vb.) Olmadan uzun mesafelerde büyük yükleri aktarmak için çok uygun değildir. Güneş enerjisini toplamak ve elektriğe dönüştürmek de kolay değildir. Bilinen tüm durumlarda verimlilik çok yüksek değildir, bu da tüketicinin hem elektrik enerjisinin kendisi hem de kaybı için ödeyeceği anlamına gelir, bu da önemli bir parçadır. Elektromanyetik olmayan bir alanın (daha yüksek dereceli bir alana sahip bir alanın) enerjisini elektromanyetik enerjiye dönüştürmek en etkilidir. Bu durumda, iletim maliyetleri bir büyüklük sırasına göre azalacak ve buna göre kW maliyeti düşecektir.