Bežični prijenos energije: teška povijest postajanja

Od dugog popisa fantastičnih tehničkih ideja provedenih danas, samo san o bežičnom prijenosu električne energije i dalje ostaje nedostižan. Detaljni opisi energetskih zraka u romanima znanstvene fantastike zadirkuju inženjere njihovom očitom potrebom, a istovremeno i praktičnom nemogućnošću implementacije. Ali situacija se postupno mijenja na bolje.

Od samog početka otkrića električne energije postojao je problem prijenosa električne energije krajnjem potrošaču. Razvoj industrijske proizvodnje doveo je do naglog porasta potražnje za električnom energijom. Žice i stupovi električnih dalekovoda postali su sastavni element krajolika. Ali samo stručnjaci znaju koliko novca i truda se troši na održavanju ovih linija u radnom stanju i koliko energije se u njima gubi.

Fosilni resursi postepeno nestaju, a problemi s opskrbom energijom snažno se guraju na vrata energije. Moderno ljudsko društvo ušlo je u razdoblje istraživanja svemira, pa se naši pogledi okreću očitom izvoru neiscrpne energije - Suncu. Milijardi godina, ovaj termonuklearni reaktor emitira fantastične količine energije, od čega bi mali dio čovječanstvu bio dovoljan za mnogo godina. No, jedan mali problem: kako prenijeti primljenu energiju potrošaču na Zemlji?

Od ovog trenutka započinje ozbiljna rasprava o mogućnostima usrećivanja čovječanstva neograničenim resursima. Do sada, na popisu suvremenih alata za svemirsku tehnologiju problem možete riješiti na dva načina. Jedan je povezan sa prijenos energije laserom na uzemljenje terminala. Drugo - s prijenos energije mikrovalne.

Laserski prijenos energije susreće se s nekoliko osnovnih poteškoća. Prvi se odnosi na učinkovitost primarne pretvorbe sunčevog zračenja u koherentno lasersko zračenje. A drugi počiva na učinkovitosti prijenosa energije iz svemira na Zemlju. Na prvom problemu došlo je do napretka: znanstvenici iz Japana izvijestili su o pretvorbi solarne energije u lasersko zračenje s učinkovitošću od 42%. No, prijenos energije na površinu uključuje niz zadataka koje je teško riješiti.

Prigušenje laserske zrake čiji promjer na površini Zemlje može biti stotine metara. Njegov intenzitet ovisi o vremenskim uvjetima, točnosti usmjerenja na prijemni terminal, pa čak i masi parametara. Leteći avioni ili jata ptica uhvaćenih u zraku snage će iskriviti ili oslabiti njenu moć. Ako takav incident prođe nezapaženo za avion, tada će ptice znatno patiti: intenzitet zračenja u blizini površine Zemlje bit će deset puta jači od podneva.

Drugi način prijenosa energije su mikrotalasni valovi s frekvencijama od 2,4 do 5,8 GHz. Ovdje postoji atmosferski "prozor" u kojem je prigušenje energije minimalno. No, prijemni dio energije je vrlo složen i zahtijeva razvoj modernih antenskih komponenti. Prema znanstvenicima, za prijenos snage 5 MW s visine od 36 000 km (geostacionarna orbita) trebat će mu odašiljačka antena veličine 1 km i prijemna antena širine 10 km. Takve se mogućnosti čovječanstvo u skoroj budućnosti ne može priuštiti.

U ovoj situaciji napredak je počeo na drugoj strani. Razvoj modernih komunikacijskih i mobilnih računalnih uređaja zahtijeva učestalo punjenje baterija. U principu, to ne predstavlja poseban problem, pogotovo kada imate jedan ili dva takva uređaja. Ali ako postoje deseci u obitelji ili uredu, neprestano traženje jedinica za punjenje kompatibilnih s proizvodima ometa i smeta.

Prema glasinama, upravo je ta okolnost potaknula Marina Solyachicha, zaposlenika Sveučilišta u Massachusettsu, da Ideja o načinu prijenosa energije bez žica. Nakon što ga je signal ispražnjenog mobilnog telefona nekoliko puta probudio usred noći, odlučio se ozbiljno pozabaviti problemom bežično napunite svoje mobilne uređaje.

Kao rezultat toga, pojavio se u potpunosti nova tehnologija za prijenos energije s mreže na mobilne uređaje, Metoda se sastoji u rezonantnom spajanju pomoću magnetskog polja prijemnika i odašiljača. Iza nerazumljivog imena i ništa manje nejasnog mehanizma (metoda je patentirana i čuvana u tajnosti) krije se metoda prijenosa energije bez vodiča s učinkovitošću većom od 40%. Tehnologija se zove «Witricity».

Princip rada tehnologije za prijenos energije bez žica "WiTricity"

Bežični punjač za WiTricity mobilni telefon

Prema autorima izuma, to nije "čista" rezonanca povezanih sklopova i nije Teslin transformator, s induktivnim spajanjem. Polumjer prijenosa energije danas je nešto više od dva metra, u budućnosti - do 5-7 metara.

Slične tehnologije grozničavo razvijaju druge tvrtke: Intel je pokazao svoju tehnologiju WREL s učinkovitošću prijenosa energije do 75%. 2009. godine Sony je demonstrirao rad televizora bez mrežne veze.

Demonstracija tehnologije Witricity:

Demonstracija bežične tehnologije Intel WREL:

Samo je jedna okolnost alarmantna: bez obzira na način prijenosa i tehničke trikove, gustoća energije i jačina polja u sobama trebaju biti dovoljno visoki da napajaju uređaje snage nekoliko desetaka vata.

Prema riječima proizvođača, informacije o biološkom učinku takvih sustava na ljude još nisu dostupne. S obzirom na nedavni izgled i drugačiji pristup implementaciji uređaja za prijenos energije, takve studije tek dolaze, a rezultati se neće pojaviti uskoro. A o njihovom negativnom utjecaju možemo prosuditi samo neizravno. Iz naših domova opet će nešto nestati, poput žohara.

Ne pokušavajući zaroniti u sitnice tehnologija prijenosa energije, možemo reći da će na nivou udaljenosti do 10 metara u skoroj budućnosti uređaji za bežični prijenos energije postati stvarnost. Možete gledati TV, koristiti računalo i puniti mobilne uređaje bez brige o prisutnosti kabela i utičnica.

No počeli smo s problemima prijenosa, ne desecima i stotinama vata, već ozbiljnijim kapacitetima. Nažalost danas Najbolje postignuće u tom smjeru je pilot prijenos snage 30 kilovata na udaljenosti od 2 kilometra (1 milja). Ovaj se događaj dogodio 1975. godine i od tada nije učinjen ozbiljniji napredak. Stoga se u narednim desetljećima ne treba očekivati ​​iskorak u području bežičnog prijenosa energije. Znanstvena fantastika može zaspati do sada.

Comments

[#1 Filip]

Svidjelo mi se. Nisam znao da u stvarnom životu bežične tehnologije za prijenos energije već postoje. Prije sam mislio da je to čisto fantastično.

[#2 Shura]

I svidjelo mi se. Čini se nerealno da bežični prijenos energije već postoji.
Fikcija postaje stvarnost. Čak je teško zamisliti što nas čeka sljedeće.

[#3 Egor]

wow! nisam znao koliko je zanimljivo :-)

[#4 HP Veer]

Kupio sam suprugu telefon HP Veer - tako da on ima magnetsko / induktivno punjenje, stavio je telefon na pojas - puni se - nema kablova za telefon.
Ali naravno udaljenost u milimetrima, metar ili dva bila bi mnogo prikladnija))

[#6]

Vasily Anatolyevich, griješi. Ova metoda prijenosa energije primijenio je prije gotovo 140 godina talijanski fizičar Carlo Matteuchi i to uz pomoć plane-spiralnih zavojnica. Izvor energije prvo je bio ispuštanje Leydenove limenke, a potom Rumkorfova zavojnica.

Ono što je opisano u ruskom izdanju Potpunog tečaja fizike, uredio prof. Gano. Mogu pružiti i original i skeniranje stranice.

[#7 siva]

Danas se ta ideja ostvaruje prijenosom energije zbog fizičkih fenomena elektromagnetizma koji su izveden ili povezani. Prijenos energije visokofrekventnim strujama kroz magnetizam smrtonosan je za ljude i na svaki će se način skrivati ​​u napretku novih tehnologija. Svi valovi koji nose djelić energije materijalni su predmet, a možete jednako dobro i upucati pištolj, pretvarajući kinetičku energiju metka u ono što vam treba. Izravnavanje štetnih učinaka "prijenosnih putova" glavni je zadatak bežične energije, a sam prijenos je sekundarni ...

[#8 Michael]

Slažem se sa Seryem, ima dovoljno mikrotalasa koji zvuče puni iako to ne osjećamo, dalekovodi su također vrlo štetni. Živeći pokraj njih u blizini od 50 metara, možete lako ćelaviti. Sve zrači. Pa, indukcijske ploče za kuhanje sigurno su manje štetne, jer utječu na metal. Ne vidim ništa dobro u tehnologiji naplate mobitela. Mnogo je povoljnije punjenje zajedničkom baterijom. Ovo i utičnica nisu potrebni. Što se tiče gradova, čini mi se da se najbolje rješenje koristi u Njemačkoj ... Tamo svi instaliraju malu elektranu, vjetrenjače ili solarne panele na svom području. Sve ovo, na primjer, pridržavaju baterije u podrumu. A ako niste kod kuće ili ne trošite puno električne energije, višak troši rezerve, a višak ide u opću mrežu. Ljudi također doplaćuju za to. Kao rezultat toga, dobivamo brojne prednosti, to je uravnotežena mreža za napajanje u kojoj nema velikih preopterećenja, gubici prijenosa elektroničara su smanjeni. Vlasnik plaća manje, a troši manje. A to je u suprotnosti s nuklearnim elektranama kada se u jednom trenutku stvara ogromna količina energije koju je potrebno ravnomjerno rasporediti i izgubiti puno. A otpad je minimalan.

[#9]

Elektromagnetski smog opasan je za pčele, ptice, životinje, biljke, ljude - ovo zračenje uzrokuje mutacije, budućnost pripada prijenosnim generatorima bez goriva.

[#10]

Sve što mi je opisano u članku i u komentarima poznato mi je. Pažljivo pratim razvoj tehnologije i pokušavam ne propustiti niti jednu novost. Postoje vlastite ideje, šteta je što sam lišen mogućnosti da ih testiram u praksi. Na primjer, takva ideja. Svi smo vidjeli munju više nego jednom, a znamo da u kanalu iskričavog pražnjenja u zraku teče ogromna struja stotina tisuća ili čak milijuna ampera. To znači da zrak u posebnim uvjetima može proći kroz njega ogromnu snagu električne energije. Da biste to učinili, samo trebate stvoriti ionizirani kanal u zraku. A stvoriti je, uz današnji razvoj tehnologije, nije tako teško kao što se čini. Da biste to učinili, koristite lasersku zraku koja djeluje u ultraljubičastom ili čak u rasponu zračenja rendgenskih zraka, tj. laserski zrak koji prolazi zrakom trebao bi stvoriti ionizirani kanal. Naravno, prijenos energije iz svemira na Zemlju na ovaj način neće uspjeti, ali zamjena ožičenih dalekovoda - zašto ne?

Da, evo još jedne stvari koju želim dodati. Što se tiče elektromagnetskog smoga, čini se da se osoba može prilagoditi bilo čemu.Nismo žohari, živimo usred zračenja i željeli smo žvakati sve. Osobno sam u tom pogledu živi primjer. Sada imam 67 godina i gotovo cijelo svoje radno iskustvo u SSSR-u bavio sam se mikrovalnom opremom, a snaga je, katkad, bila vrlo značajna (do 40 kW po impulsu). Radio je u zaslonu s kamerom (ne radi zaštite nekoga od zračenja, već kako bi spriječio neprijatelje da znaju na kojim frekvencijama radimo). Usput, u ekranu smo primili puno više zračenja nego ako radimo na otvorenom prostoru. I usprkos svemu tome, nisam ni bio ćelav.

[#11]

Moguće je prenijeti energiju bez žica bilo kojim valom koji se može širiti u prostoru - zvukom, svjetlom, magnetom, s naknadnom inverznom pretvorbom u električnu struju.

[#12 porota]

Elektromagnetsko polje samo po sebi nije vrlo prikladno za prijenos velikih naboja na velike udaljenosti bez odgovarajućeg "vodiča" (kabel, laserski snop, itd.). Skupiti energiju sunca i pretvoriti je u električnu energiju također nije lako. Učinkovitost u svim poznatim slučajevima nije velika, što znači da će potrošač platiti i za električnu energiju i za njen gubitak, koji čini značajan dio. Najučinkovitije je pretvoriti energiju neelektromagnetskog polja (polje s višim stupnjem uređenja) u elektromagnetsko. U ovom će se slučaju troškovi prijenosa smanjiti redoslijedom i, u skladu s tim, troškovi kW će pasti.