Bezdrôtový prenos energie: ťažká história stávania sa

Z dlhého zoznamu fantastických technických nápadov realizovaných v súčasnosti zostáva len sen o bezdrôtovom prenose elektrickej energie nezmeniteľný. Podrobné opisy energetických lúčov v sci-fi románoch dráždia inžinierov s ich zjavnou potrebou a zároveň s praktickou nemožnosťou ich implementácie. Situácia sa však postupne zlepšuje k lepšiemu.

Od samého začiatku objavovania elektriny nastal problém s jej prenosom ku konečnému spotrebiteľovi. Rozvoj priemyselnej výroby viedol k prudkému nárastu dopytu po elektrine. Drôty a stĺpy elektrických prenosových vedení sa stali neoddeliteľnou súčasťou krajiny. Len odborníci však vedia, koľko peňazí a úsilia sa vynakladá na udržiavanie týchto vedení v pracovnom stave a koľko energie sa v nich stratí.

Fosílne zdroje postupne dochádzajú a problémy so zásobovaním energiou tvrdo tlačia ku dverám energie. Moderná ľudská spoločnosť vstúpila do éry vesmírneho prieskumu, takže naše názory sa obracajú na zjavný zdroj nevyčerpateľnej energie - Slnko. Po mnoho rokov tento termonukleárny reaktor vyžaruje fantastické množstvo energie, z čoho malá časť by pre ľudstvo stačila na mnoho rokov. Ale jeden „malý“ problém: ako preniesť prijatú energiu na spotrebiteľa na Zemi?

Od tohto okamihu sa začína vážna diskusia o možnostiach potešenia ľudstva s neobmedzenými zdrojmi. Doteraz existujú dva spôsoby, ako tento problém vyriešiť v zozname moderných nástrojov vesmírnej technológie. Jeden je príbuzný prenos energie laserovým lúčom na uzemňovacie prijímacie terminály. Druhý - s prenos mikrovlnej energie.

Laserový prenos energie naráža na niekoľko základných problémov. Prvá sa týka účinnosti primárnej premeny slnečného žiarenia na koherentné laserové žiarenie. A druhý spočíva na účinnosti prenosu energie z vesmíru na Zem. Pokiaľ ide o prvý problém, došlo k pokroku: vedci z Japonska informovali o premene slnečnej energie na laserové žiarenie s účinnosťou 42%. Prenos energie na povrch však zahŕňa množstvo úloh, ktoré je ťažké vyriešiť.

Útlm laserového lúča, ktorého priemer na povrchu Zeme môže byť stovky metrov. Jeho intenzita závisí od poveternostných podmienok, presnosti smerovania na prijímajúcom termináli a dokonca od množstva parametrov. Lietajúce lietadlá alebo kŕdle vtákov chytených v lúči sily skreslia alebo oslabia jeho silu. Ak taký incident pre lietadlo nevšimne, vtáky budú výrazne trpieť: intenzita žiarenia blízko zemského povrchu bude desaťkrát silnejšia ako poludňajšie slnko.

Druhým spôsobom prenosu energie sú mikrovlnné vlny s frekvenciami od 2,4 do 5,8 GHz. Tu je atmosférické „okno“, v ktorom je útlm energie minimálny. Prijímacia časť energie je však veľmi zložitá a vyžaduje si vývoj moderných anténnych komponentov. Podľa vedcov bude na prenos výkonu 5 MW z výšky 36 000 km (geostacionárna obežná dráha) potrebná vysielacia anténa s veľkosťou 1 km a prijímacia anténa s priemerom 10 km. Takéto zariadenia pre ľudstvo v blízkej budúcnosti si nemôžu dovoliť.

V tejto situácii sa pokrok začal na druhej strane. Vývoj moderných komunikačných a mobilných počítačových zariadení si vyžadoval časté nabíjanie ich batérií. V zásade to nepredstavuje osobitný problém, najmä ak máte jedno alebo dve takéto zariadenia. Ak sú však v rodine alebo kancelárii desiatky, nepretržité hľadanie nabíjacích jednotiek kompatibilných s výrobkami je rušivé a nepríjemné.

Podľa povestí to bola táto okolnosť, ktorá prinútila Marina Solyachichovú, zamestnankyňu univerzity v Massachusetts, aby Myšlienka spôsobu prenosu energie bez drôtov. Po tom, čo ho signál vybitého mobilného telefónu niekoľkokrát v noci zobudil, rozhodol sa problém vážne riešiť. bezdrôtové nabíjanie mobilných zariadení.

Výsledkom bolo, že sa objavil úplne nová technológia prenosu energie zo siete na mobilné zariadenia, Metóda spočíva v rezonančnej väzbe pomocou magnetického poľa prijímača a vysielača. Za nezrozumiteľným menom a neminým mechanizmom (metóda je patentovaná a udržiavaná v tajnosti) existuje metóda prenosu energie bez vodičov s účinnosťou viac ako 40%. Táto technológia sa nazýva «WiTricity».

Princíp fungovania technológie pre prenos energie bez drôtov "WiTricity"

Bezdrôtová nabíjačka pre mobilný telefón WiTricity

Podľa autorov vynálezu nejde o „čistú“ rezonanciu pripojených obvodov a nie je to Tesla Transformer, s indukčnou väzbou. Polomer prenosu energie je dnes o niečo viac ako dva metre, v budúcnosti - až 5 - 7 metrov.

Podobné technológie horúčkovito vyvíjajú aj ďalšie firmy: spoločnosť Intel preukázala svoju technológiu WREL s účinnosťou prenosu energie až 75%. V roku 2009 spoločnosť Sony demonštrovala prevádzku televízora bez sieťového pripojenia.

Demonštrácia technológie WiTricity:

Demonštrácia bezdrôtovej technológie Intel WREL:

Alarmujúca je iba jedna okolnosť: bez ohľadu na spôsob prenosu a technické triky by hustota energie a intenzita poľa v priestoroch mali byť dostatočne vysoké na napájanie zariadení s výkonom niekoľkých desiatok wattov.

Podľa samotných vývojárov ešte nie sú dostupné informácie o biologických účinkoch takýchto systémov na ľudí. Vzhľadom na nedávny vzhľad a odlišný prístup k implementácii zariadení na prenos energie sa takéto štúdie ešte len čakajú a výsledky sa čoskoro neobjavia. A ich negatívny vplyv môžeme posúdiť iba nepriamo. Z našich domovov zase niečo zmizne, napríklad šváby.

Bez toho, aby sme sa pokúšali ponoriť do zložitosti technológií prenosu energie, môžeme povedať, že na úrovni vzdialeností až 10 metrov v blízkej budúcnosti sa bezdrôtové zariadenia na prenos energie stanú realitou. Môžete sledovať televíziu, používať počítač a nabíjať mobilné zariadenia bez obáv z prítomnosti káblov a zásuviek.

Začali sme však s problémami s prenosom nie desiatok a stoviek wattov, ale vážnejších kapacít. Bohužiaľ dnes Najlepším úspechom v tomto smere je pilotný prenos 30 kilowattov energie na vzdialenosť 2 kilometrov. Táto udalosť sa stala už v roku 1975 a odvtedy nedošlo k žiadnemu výraznému pokroku. Preto by sa v nadchádzajúcich desaťročiach nemalo očakávať prielom v oblasti bezdrôtového prenosu energie. Sci-fi zatiaľ môže spať.

Comments

[#1 filip]

Páčilo sa mi to. Nevedel som, že technológie bezdrôtového prenosu energie v reálnom živote už existujú. Predtým som si myslel, že je to fantastické.

[#2 shura]

A páčilo sa mi to. Zdá sa nereálne, že bezdrôtový prenos energie už existuje.
Beletria sa stáva realitou. Je dokonca ťažké si predstaviť, čo nás čaká ďalej.

[#3 egor]

wow! nevedel, aké zaujímavé :-)

[#4 HP Veer]

Kúpil som si telefón HP Veer pre svoju manželku - takže má magnetický / indukčný náboj, položte telefón na rozbehnutý vozeň - nabíja sa - pre telefón nie sú žiadne káble.
Ale samozrejme, vzdialenosť v milimetroch, metroch alebo dvoch by bola oveľa pohodlnejšia))

[#6]

Vasily Anatolyevich, sa mýli. Tento spôsob prenosu energie bol implementovaný takmer pred 140 rokmi talianskym fyzikom Carlom Matteuchim a to pomocou rovinných špirál. Zdrojom energie bolo najprv vybitie Leydenovej plechovky a potom Rumkorfova cievka.

Čo je popísané v ruskom vydaní Plného kurzu fyziky vydaného prof. Gano. Môžem zabezpečiť originálne aj skenovanie stránky.

[#7 šedá]

Táto myšlienka sa dnes realizuje prostredníctvom prenosu energie v dôsledku fyzikálnych javov elektromagnetizmu, ktoré sú derivátmi alebo príbuzné. Prenos energie vysokofrekvenčnými prúdmi prostredníctvom magnetizmu je smrteľný pre ľudí a bude sa v každom prípade skrývať v napredovaní nových technológií. Akékoľvek vlny, ktoré samy nesú zlomok energie, sú materiálnym objektom a s rovnakým úspechom môžete strieľať z pištole, ktorá premieňa kinetickú energiu strely na to, čo potrebujete. Vyrovnávanie škodlivých účinkov „prenosových trás“ je hlavnou úlohou bezdrôtovej energie a samotný prenos je sekundárny ...

[#8 michal]

Súhlasím so Sery, je dosť mikrovĺn, ktoré znejú plné, aj keď to necítime, elektrické vedenia sú tiež veľmi škodlivé. Žijete vedľa nich v blízkosti 50 metrov, môžete ľahko plešatý. Všetko vyžaruje. Indukčné varné dosky sú určite menej škodlivé, pretože ovplyvňujú kov. V technológii poplatkov za mobilné telefóny nevidím nič dobré. Je oveľa pohodlnejšie nabíjať zdieľanou batériou. Toto a zásuvka nie sú potrebné. Pokiaľ ide o mestá, zdá sa mi, že najlepšie riešenie sa používa v Nemecku ... Tam každý inštaluje vo svojej oblasti malú elektráreň, veterné mlyny alebo solárne panely. To všetko je rezervované napríklad batériami v suteréne. A ak nie ste doma alebo nevyužívate veľa elektriny, prebytok účtuje rezervy a prebytok prechádza do všeobecnej siete. Ľudia za to platia navyše. Výsledkom je veľa výhod, je to vyvážená sieť napájania, v ktorej nie sú žiadne veľké preťaženia, prenosové straty elektronických sú znížené. Majiteľ platí menej a menej. A to je v protiklade k jadrovým elektrárňam, keď sa v jednom bode vytvára veľké množstvo energie, ktoré je potrebné rovnomerne rozložiť a veľa stratiť. A odpad je minimálny.

[#9]

Elektromagnetický smog je nebezpečný pre včely, vtáky, zvieratá, rastliny, ľudí - toto žiarenie spôsobuje mutácie, prenosné generátory bez paliva sú budúcnosťou.

[#10]

Všetko, čo je opísané v článku a v komentároch, je mi známe. Starostlivo sledujem vývoj technológie a snažím sa nevynechať ani jednu novinku. Existujú vlastné nápady, je len škoda, že som zbavený príležitosti vyskúšať ich v praxi. Napríklad taký nápad. Všetci sme sledovali blesky viackrát a vieme, že v prúde iskierového výboja do vzduchu prúdia obrovské prúdy stoviek tisícov alebo dokonca miliónov ampérov. To znamená, že vzduch môže za špeciálnych podmienok prejsť obrovskou energiou. Stačí len vytvoriť vo vzduchu ionizovaný kanál. A vytvoriť to s dnešným vývojom technológie nie je také ťažké, ako sa zdá. Na tento účel použite laserový lúč pracujúci v ultrafialovom alebo dokonca v röntgenovom rozsahu žiarenia, t. laserový lúč prechádzajúci vzduchom by mal vytvárať ionizovaný kanál. Prenos energie z vesmíru na Zem samozrejme nebude fungovať, ale nahradí káblové elektrické vedenia - prečo nie?

Áno, tu je ďalšia vec, ktorú chcem pridať. Pokiaľ ide o elektromagnetický smog, zdá sa, že sa človek dokáže prispôsobiť čomukoľvek.Nie sme šváby, žijeme uprostred žiarenia a chceli sme žuť všetko. Osobne som v tomto ohľade živým príkladom. Teraz mám 67 rokov a takmer všetky svoje pracovné skúsenosti v ZSSR som sa zaoberal mikrovlnným zariadením a výkon bol občas veľmi významný (až 40 kW na impulz). Pracoval v obrazovkovej kamere (vôbec nie na ochrane niekoho pred žiarením, ale na zabránenie nepriateľom vedieť, na ktorých frekvenciách pracujeme). Mimochodom, v obrazovkovej kamere sme dostali oveľa viac žiarenia, ako keby sme pracovali v otvorenom priestore. A napriek tomu všetkému som nebol ani plešatý.

[#11]

Energiu je možné prenášať bez drôtov akoukoľvek vlnou schopnou šíriť sa v priestore - zvuk, svetlo, magnetický, s následnou spätnou premenou na elektrický prúd.

[#12 porota]

Samotné elektromagnetické pole nie je veľmi vhodné na prenos veľkých nábojov na veľké vzdialenosti bez zodpovedajúceho „vodiča“ (kábel, laserový lúč atď.). Zhromažďovanie slnečnej energie a jej premena na elektrinu tiež nie je ľahké. Účinnosť vo všetkých známych prípadoch nie je príliš vysoká, čo znamená, že spotrebiteľ zaplatí tak za elektrickú energiu samotnú, ako aj za stratu, ktorá predstavuje významnú časť. Je najúčinnejšie premeniť energiu neelektromagnetického poľa (pole s vyšším stupňom usporiadania) na elektromagnetické. V tomto prípade sa náklady na prenos znížia o rádovo a preto náklady na kW klesnú.