Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

 
 

Сайт электрика

Интересные факты, Интересные электротехнические новинки

Беспроводная передача электроэнергии: трудная история становления

Беспроводная передача электроэнергииИз длинного перечня фантастических технических идей, реализованных сегодня, только мечта о беспроводной передаче электрической энергии продолжает оставаться неприступной. Подробные описания энергетических лучей в фантастических романах дразнят инженеров своей очевидной потребностью, и при этом практической невозможностью реализации. Но ситуация постепенно меняется к лучшему.

С самого начала открытия электричества возникла проблема его передачи конечному потребителю. Развитие промышленного производства привело к резкому увеличению спроса на электроэнергию. Провода и столбы линий электрических передач стали неотъемлемым элементом пейзажей. Но только специалисты знают, сколько средств и усилий тратится на поддержание этих линий в работоспособном состоянии, и сколько энергии в них теряется.

Ископаемые ресурсы постепенно иссякают, и проблемы энергообеспечения настойчиво стучатся в двери энергетики. Современное человеческое общество вошло в эру освоения космоса, поэтому наши взгляды обращаются к очевидному источнику неисчерпаемой энергии – Солнцу. Этот термоядерный реактор миллиардами лет излучает фантастические количества энергии, малой части которой хватило бы человечеству на долгие годы. Но одна «маленькая» проблема: как передать полученную энергию потребителю на Землю?

С этого момента и начинается серьезный разговор о возможностях осчастливить человечество неограниченными ресурсами. Пока в перечне средств современных космических технологий есть два пути решения проблемы. Один связан с передачей энергии лазерными лучами на наземные приемные терминалы. Второй - с передачей энергии СВЧ-излучением.

Передача энергии лазерным излучением сталкивается с несколькими принципиальными трудностями. Первая связана с эффективностью первичного преобразования излучения Солнца в когерентное лазерное излучение. А вторая упирается в КПД передачи энергии из космоса на Землю. По первой проблеме наметился прогресс: ученые из Японии сообщили о преобразовании энергии Солнца в излучение лазера с КПД, равным 42%. Но передача энергии на поверхность сопряжена с рядом задач, которые с трудом поддаются решению.

Ослабление лазерного луча, диаметр которого у поверхности Земли может составлять сотни метров. Его интенсивность зависит от погодных условий, точности наведения на приемный терминал и еще массы параметров. Пролетающие самолеты или стаи птиц, попавших в силовой луч, исказят или ослабят его мощность. Если для самолета подобный инцидент пройдет незаметно, то птицы пострадают значительно: интенсивность излучения вблизи поверхности Земли будет в десятки раз мощнее полуденного Солнца.

Второй путь передачи энергии – это радиоволны СВЧ диапазона с частотами от 2,4 до 5,8ГГц. Здесь существует атмосферное «окно», в котором ослабление энергии минимально. Но приемная часть энергии очень сложна и требует разработки современных компонент антенны. По оценкам ученых, для передачи с высоты 36000 км (геостационарная орбита) мощности 5 МВт, потребуется передающая антенна размером 1 км и приемная в поперечнике 10 км. Такие сооружения в ближайшее время для человечества не по карману.

В этой ситуации прогресс начался с другой стороны. Развитие современных средств связи и мобильных вычислительных устройств потребовал частой подзарядки их аккумуляторов. В принципе, особой проблемы это не представляет, особенно когда у вас одно или два таких устройства. Но если в семье или офисе их десятки, то непрерывный поиск зарядных блоков, совместимых с изделиями, отвлекает и раздражает.

По слухам, именно это обстоятельство натолкнуло Марина Солячича, сотрудника Массачусетского университета, на идею способа передачи энергии без проводов. После того, как его среди ночи несколько раз разбудил сигнал разряженного мобильного телефона, он решил серьезно заняться проблемой беспроводной зарядки своих мобильных устройств.

В результате появилась совершенно новая технология передачи энергии из сети в мобильные устройства. Метод заключается в резонансном связывании с помощью магнитного поля приемника и передатчика. За непонятным названием и не менее неясным механизмом (метод запатентован и держится в секрете), скрывается способ передачи энергии без проводников с эффективностью более 40%. Технология получила название «WiTricity».

Принцип действия технологии передачи энергии без проводов «WiTricity»

Принцип действия технологии передачи энергии без проводов «WiTricity»

Беспроводное зарядное устройство «WiTricity»

Беспроводное зарядное устройство для мобильного телефона «WiTricity»

По заявлению авторов изобретения, это не «чистый» резонанс связанных контуров и не трансформатор Теслы, с индуктивной связью. Радиус передачи энергии на сегодня составляет чуть больше двух метров, в перспективе – до 5-7 метров.

Сходные технологии лихорадочно разрабатываются и другими фирмами: компания Intel демонстрировала свою технологию WREL с КПД передачи энергии до 75%. В 2009 году фирма Sony продемонстрировала работу телевизора без сетевого подключения.

Демонстрация технологии WiTricity:

Демонстрация технологии беспроводной передачи электроэнергии WREL от Intel

Демонстрация технологии беспроводной передачи электроэнергии WREL от Intel:

Настораживает только одно обстоятельство: независимо от способа передачи и технических ухищрений, плотность энергии и напряженность поля в помещениях должна быть достаточно высокой, чтоб питать устройства мощностью несколько десятков ватт.

По признанию самих разработчиков, информации о биологическом воздействии на человека подобных систем пока нет. Учитывая недавнее появление, и разный подход к реализации устройств передачи энергии, подобные исследования еще только предстоят, а результаты появятся не скоро. А мы сможем судить об их негативном воздействии только косвенно. Что-то опять исчезнет из наших жилищ, как, например, тараканы.

Не пытаясь вникнуть в тонкости технологий передачи энергии, можно сказать, что на уровне расстояний до 10 метров уже в ближайшее время беспроводные устройства передачи энергии станут реальностью. Можно будет смотреть телевизор, использовать компьютер и заряжать мобильные устройства, не заботясь о наличии шнуров и розеток.

Но начинали мы с проблем передачи не десятков и сотен ватт, а более серьезных мощностей. К сожалению, на сегодняшний день лучшее достижение в этом направлении – это опытная передача 30 киловатт мощности на расстояние до 2 километров (1 миля). Произошло это событие в далеком 1975 году и с тех пор серьезного прогресса не достигнуто. Поэтому в ближайшие десятилетия ожидать прорыва в области беспроводной передачи энергии не стоит ожидать. Фантасты пока могут спать спокойно.

Андрей Повный


Сейчас самое время поделиться статьей и добавить ее в закладки!


Тематические разделы: Интересные факты, Интересные электротехнические новинки

Другие статьи:

  • Технология передачи электроэнергии по Wi-Fi
  • Стандарт беспроводного питания электронных устройств Qi
  • Способы беспроводной передачи электроэнергии
  • Резонансный метод беспроводной передачи электрической энергии Николы Тесла
  • Электроэнергия без проводов. К новому миру беспроводного электричества
  • Основы электротехники (Касаткин А.С.)


  •  
      Комментарии:

    #1 написал: Филипп | [цитировать]

     
     

    Мне понравилось. Не знал, что уже существуют реально работающие технологии беспроводной передачи электроэнергии. Я думал раньше, что это чисто фантастика.

      Комментарии:

    #2 написал: Шурочка | [цитировать]

     
     

    И мне понравилось. Это кажется нереальным, что уже существует беспроводная передача электроэнергии.
    Фантастика становится реальностью. Даже сложно представить, что ожидает нас дальше.

      Комментарии:

    #3 написал: egor | [цитировать]

     
     

    ого! не знал, как интересно :-)

      Комментарии:

    #4 написал: HP Veer | [цитировать]

     
     

    жене купил телефон HP Veer - так у него магнитно/индуктивная зарядка, поставил на подножку телефон - он и заряжается - никаких шнуров к телефону.
    Но конечно расстояние в миллиметры, метр или два было б куда удобнее )) 

      Комментарии:

    #5 написал: Василий Анатольевич | [цитировать]

     
     

    Идея данного изобретения принадлежит Н. Тесла , который жил и творил в первой половине 20 века. Гениальнейший ученый!!! Почитайте о нем и его изобретениях. Искренне Ваш,  ul-electric.ru

      Комментарии:

    #6 написал: Геннадий | [цитировать]

     
     

    Василий Анатольевич, заблуждается. Данный способ передачи энергии был реализован почти 140 лет тому назад итальянским физиком Карло Маттеучи и именно с помощью плоско-спиральных катушек. Источником энергии сначала служил разряд лейденской банки, а затем катушка Румкорфа.

    Что описано в русском издании Полного курса физики под редакцией проф. Гано. Могу предоставить как оригинал так и скан страниц.

      Комментарии:

    #7 написал: Серый | [цитировать]

     
     

    На сегодня идея реализована за счет передачи энергии благодаря физическим явлениям электромагнетизма являющимися производными или сопутствующими. Передача энергии токами ВЧ, посредством магнетизма смертельно опасно для человека и всячески будет скрываться в продвижении новых технологий. Любые волны несущие в себе толику энергии являются материальным объектом и с таким же успехом можно стрелять из пистолета превращая кинетическую энергию пули в то, что Вам необходимо. Нивелирование пагубных воздействий "путей передачи" основная задача беспроводной энергетики, а сама передача второстепенна...

      Комментарии:

    #8 написал: михаил | [цитировать]

     
     

    согласен с Серым, достаточно микроволновок которые фонят во всю хотя мы это и не чувствуем, ЛЭП тоже оч вредны. Жить рядом с ними в близи 50 метров, можно легко облысеть. Все излучает. Ну вот индукционные варочные панели конечно менее вредны, так как воздействуют на металл. В технологии зярядок мобилок не вижу ничего хорошего. Гораздо удобнее иметь с собой зарядку на расшареной батарейке. Это и розетка не нужна. А что касается городов, мне кажется самое лучшее решение используется в Германии... Там каждый устанавливает у себя на участке маленькую электростанцию, ветряки или солнечные батареи. Все это резервируется батарейками в подвале к примеру. И если вас нет дома или вы не используете много электричества, то избыток заряжает резервы, а излишек уходит в общую сеть. Людям за это еще и доплачивают. В итоге получаем много преимуществ, это сбалансированная электросеть в которой нет больших перегрузок, снижается потери на передачи элект. Хозяин платит меньше и потребляет меньше. И это идет в противовес АЭС когда в одной точке генерируется огромное количество энергии которое надо равномерно распределить и потерять много. А отходы при этом минимальны.

      Комментарии:

    #9 написал: вася | [цитировать]

     
     

    Электромагнитный смог опасен для пчёл, птиц, животных, растении, человека - это радиация вызывает мутации, будущее за портативными бестопливными генераторами.

      Комментарии:

    #10 написал: Владимир | [цитировать]

     
     

    Все, что описано в статье, да и в комментариях, мне знакомо. Внимательно слежу за развитием техники, и стараюсь не пропустить ни одной новинки. Есть и собственные идеи, вот только жаль, что лишен возможности их проверить на практике. Например, такая идея. Все мы не раз наблюдали молнию, и знаем, что в канале искрового разряда в воздухе протекают огромные токи в сотни тысяч, а то и в миллионы ампер. Это означает, что воздух при особых условиях способен пропускать через себя огромные мощности электроэнергии. Для этого нужно всего лишь создать в воздухе ионизированный канал. И создать его, при сегодняшнем развитии техники, не так тяжело, как кажется. Для этого нужно воспользоваться лучом лазера, работающего в ультрафиолетовом или даже в рентгеновском диапазоне излучения, т.е. луч лазера, проходя через воздух, должен создавать ионизированный канал. Конечно, передавать энергию из космоса на Землю таким способом не получится, но вот заменить проводные ЛЭП - почему бы и нет?

    Да, вот еще что хочу добавить. Что касается электромагнитного смога, то человек, похоже, способен приспособиться к чему угодно. Мы ведь не тараканы, живем среди излучений, и чхать хотели на все. Лично я, в этом отношении живой пример. Сейчас мне 67 лет, и почти весь свой трудовой стаж в СССР я имел дело с аппаратурой СВЧ, причем мощности, порой бывали весьма значительные (до 40 кВт в импульсе).  Работал в экран -  камере  (вовсе не для защиты кого-то от излучений, а чтобы враги не знали, на каких частотах мы работаем).  Кстати, в экран-камере мы получали излучения намного больше, чем если бы работали в открытом пространстве. И несмотря на все это, я даже не облысел.

      Комментарии:

    #11 написал: Валерий | [цитировать]

     
     

    Передавать энергию без проводов можно любой волной способной распространяться в пространстве - звуковой, световой, магнитной с последующем обратным преобразованием в электрический ток.

      Комментарии:

    #12 написал: Юрий | [цитировать]

     
     

    Само по себе электромагнитное поле не очень подходит для передачи больших зарядов на большие расстояния без соответствующего "проводника" (кабель, луч лазера и т.п.). Собирать энергию солнца и преобразовывать ее в электроэнергию тоже не просто. КПД во всех известных случаях не очень велик, а значит потребитель будет платить и за саму эл.энергию и за ее потери,что составляет значительную часть. Наиболее эффективно преобразовывать энергию неэлектромагнитного поля (поля имеющего более высокую степень упорядоченности) в электромагнитную. В этом случае затраты на передачу снизятся на порядок и соответственно упадет стоимость кВт.

    Добавление комментария
    Имя:*
    E-Mail:
    Комментарий:
    Введите код: *

    Электрика дома  | Электрообзоры  | Энергосбережение
    Секреты электрика | Источники света | Делимся опытом
    Домашняя автоматика | Электрика для начинающих
    Электромастерская | Электротехнические новинки

    Электрик Инфо - электротехника и электроника, домашняя автоматизация, статьи про устройство и ремонт домашней электропроводки, розетки и выключатели, провода и кабели, источники света, обзоры электротехнических новинок, интересные факты и многое другое для электриков и домашних мастеров.
    Copyright © 2008-2016 electrik.info
    Е-mail: electroby@mail.ru Сайт в Google+
    Вся информация на сайте Электрик Инфо предоставлена в ознакомительных и познавательных целях. За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет. Сайт может содержать материалы 12+
    Перепечатка материалов сайта запрещена.

    Полезное

    Светодиодные лампы и светильники IEK