Wireless power transmission: isang mahirap na kasaysayan ng pagiging

Mula sa isang mahabang listahan ng mga kamangha-manghang mga ideya sa teknikal na natanto ngayon, ang pangarap lamang ng wireless na paghahatid ng elektrikal na enerhiya ay patuloy na mananatiling hindi magagamit. Ang mga detalyadong paglalarawan ng mga sinag ng enerhiya sa mga nobelang fiction sa science ay tinutukso ang mga inhinyero na may kanilang halatang pangangailangan, at sa parehong oras ang praktikal na imposible ng pagpapatupad. Ngunit ang sitwasyon ay unti-unting nagbabago para sa mas mahusay.

Mula sa pinakadulo simula ng pagtuklas ng koryente, nagkaroon ng problema sa paghahatid nito sa panghuling consumer. Ang pag-unlad ng pang-industriya na produksyon ay humantong sa isang matalim na pagtaas ng demand para sa kuryente. Ang mga wire at poste ng mga linya ng de-koryenteng paghahatid ay naging isang mahalagang elemento ng mga landscapes. Ngunit ang mga espesyalista lamang ang nakakaalam kung magkano ang pera at pagsisikap na ginugol upang mapanatili ang mga linya na ito sa kondisyon ng pagtatrabaho, at kung gaano karaming enerhiya ang nawala sa kanila.

Ang mga mapagkukunan ng Fossil ay unti-unting nauubusan, at ang mga problema sa supply ng enerhiya ay nagtutulak nang husto sa pintuan ng enerhiya. Ang modernong tao na lipunan ay pumasok sa panahon ng paggalugad ng espasyo, kaya ang aming mga pananaw ay lumiliko sa malinaw na mapagkukunan ng hindi masasayang enerhiya - ang Araw. Sa loob ng bilyun-bilyong taon, ang thermonuclear reaktor na ito ay naglalabas ng kamangha-manghang dami ng enerhiya, isang maliit na bahagi na magiging sapat para sa sangkatauhan sa loob ng maraming taon. Ngunit ang isang "maliit" na problema: kung paano ilipat ang natanggap na enerhiya sa consumer sa Earth?

Mula sa sandaling ito, nagsisimula ang isang seryosong talakayan tungkol sa mga posibilidad na mapasaya ang sangkatauhan sa walang limitasyong mga mapagkukunan. Sa ngayon, may dalawang paraan upang malutas ang problema sa listahan ng mga tool sa teknolohiya ng modernong espasyo. Ang isa ay nauugnay sa paglipat ng enerhiya ng beam ng laser sa mga pagtanggap ng mga terminal. Pangalawa - kasama paglipat ng enerhiya ng microwave.

Ang laser transfer ng enerhiya ay nakatagpo ng maraming pangunahing mga paghihirap. Ang una ay nauugnay sa kahusayan ng pangunahing pag-convert ng solar radiation sa magkakaugnay na radiation ng laser. At ang pangalawang nakasalalay sa kahusayan ng paglipat ng enerhiya mula sa kalawakan patungo sa Daigdig. Sa unang problema, nagkaroon ng pag-unlad: iniulat ng mga siyentipiko mula sa Japan ang pag-convert ng solar energy sa laser radiation na may kahusayan na 42%. Ngunit ang paglipat ng enerhiya sa ibabaw ay nagsasangkot ng isang bilang ng mga gawain na mahirap malutas.

Ang pag-akit ng isang beam ng laser na ang lapad sa ibabaw ng Earth ay maaaring daan-daang metro. Ang intensity nito ay nakasalalay sa mga kondisyon ng panahon, ang kawastuhan ng pagturo sa terminal ng pagtanggap, at kahit na ang masa ng mga parameter. Ang mga lumilipad na eroplano o mga kawan ng mga ibon na nahuli sa isang ray ng kuryente ay aalisin o papahina ang kapangyarihan nito. Kung ang naturang insidente ay hindi napansin para sa isang eroplano, kung gayon ang mga ibon ay magdusa nang malaki: ang intensity ng radiation na malapit sa ibabaw ng Earth ay magiging sampu-sampung beses na mas malakas kaysa sa tanghali ng Araw.

Ang pangalawang paraan ng paglipat ng enerhiya ay ang mga alon ng microwave na may mga dalas mula 2.4 hanggang 5.8 GHz. Narito mayroong isang "window" ng atmospheric kung saan minimal ang pagdidagdag ng enerhiya. Ngunit ang natanggap na bahagi ng enerhiya ay napaka-kumplikado at nangangailangan ng pag-unlad ng mga modernong bahagi ng antena. Ayon sa mga siyentipiko, para sa pagpapadala ng isang kapangyarihan ng 5 MW mula sa taas na 36,000 km (geostationary orbit), isang paghahatid ng antena na 1 km ang laki at isang pagtanggap ng antena na 10 km sa kabuuan ay kinakailangan. Ang mga nasabing pasilidad sa malapit na hinaharap para sa sangkatauhan ay hindi kayang bayaran.

Sa sitwasyong ito, nagsimula ang pag-unlad sa kabilang panig. Ang pag-unlad ng mga modernong komunikasyon at mobile na aparato ng computing ay nangangailangan ng madalas na pag-recharging ng kanilang mga baterya. Sa prinsipyo, hindi ito naglalahad ng isang partikular na problema, lalo na kung mayroon kang isa o dalawang ganyang aparato. Ngunit kung mayroong dose-dosenang mga ito sa pamilya o opisina, kung gayon ang patuloy na paghahanap para sa mga singilin ng mga yunit na katugma sa mga produkto ay nakakagambala at nakakainis.

Ayon sa mga alingawngaw, ito ang sitwasyong ito na nag-udyok kay Marina Solyachich, isang empleyado ng University of Massachusetts, na Ang ideya ng isang paraan upang maglipat ng enerhiya nang walang mga wire. Matapos ang senyas ng isang pinalabas na mobile phone ay ginising siya ng maraming beses sa kalagitnaan ng gabi, nagpasya siyang seryoso na harapin ang problema wireless na singilin ang iyong mobile device.

Bilang isang resulta, ganap na lumitaw ito bagong teknolohiya para sa paglilipat ng enerhiya mula sa network sa mga mobile device. Ang pamamaraan ay binubuo sa resonant pagkabit gamit ang magnetic field ng receiver at transmitter. Sa likod ng isang hindi maintindihan na pangalan at hindi gaanong nakatago na mekanismo (ang pamamaraan ay patentado at pinananatiling lihim), mayroong nakatago isang paraan ng paglipat ng enerhiya nang walang conductors na may kahusayan ng higit sa 40%. Ang teknolohiya ay tinatawag WiTricity.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng teknolohiya para sa paglipat ng enerhiya nang walang mga wires na "WiTricity"

Wireless Charger para sa WiTricity Mobile Phone

Ayon sa mga may-akda ng pag-imbento, hindi ito isang "dalisay" na resonans ng mga konektadong circuit at hindi Tesla Transformer, na may induktibong pagkabit. Ang radius ng paglipat ng enerhiya ngayon ay kaunti pa sa dalawang metro, sa hinaharap - hanggang sa 5-7 metro.

Ang mga magkakatulad na teknolohiya ay nilalanghap ng iba pang mga kumpanya: Ipinakita ng Intel ang teknolohiya nito WREL na may kahusayan sa paglipat ng enerhiya hanggang sa 75%. Noong 2009, ipinakita ng Sony ang pagpapatakbo ng isang telebisyon nang walang koneksyon sa network.

Demonstrasyon ng teknolohiya WiTricity:

Ang Intel WREL Wireless Technology Demonstration:

Isang pangyayari lamang ang nakababahala: anuman ang paraan ng paghahatid at mga teknikal na trick, ang density ng enerhiya at lakas ng bukid sa mga silid ay dapat sapat na mataas sa mga aparatong pang-kapangyarihan na may lakas ng maraming sampu-sampung watts.

Ayon sa mga nag-develop mismo, ang impormasyon sa mga biological effects sa mga tao ng naturang mga sistema ay hindi pa magagamit. Dahil sa kamakailang hitsura, at isang iba't ibang diskarte sa pagpapatupad ng mga aparato ng paglilipat ng enerhiya, ang mga pag-aaral ay darating pa, at ang mga resulta ay hindi lilitaw sa lalong madaling panahon. At maaari nating hatulan ang kanilang negatibong epekto lamang nang hindi direkta. Isang bagay muli ang mawawala sa aming mga tahanan, tulad ng mga ipis.

Nang hindi sinusubukang alamin ang mga intricacies ng mga teknolohiya ng paglilipat ng enerhiya, masasabi natin na sa antas ng distansya hanggang sa 10 metro sa malapit na hinaharap, ang mga aparato ng paglipat ng wireless na enerhiya ay magiging isang katotohanan. Maaari kang manood ng TV, gumamit ng isang computer at singilin ang mga mobile device nang hindi nababahala tungkol sa pagkakaroon ng mga kurdon at socket.

Ngunit nagsimula kami sa mga problema sa paghahatid hindi ng sampu-sampung daan-daang mga watts, ngunit ng mas malubhang kapasidad. Sa kasamaang palad ngayon Ang pinakamahusay na nakamit sa direksyon na ito ay ang paghahatid ng piloto ng 30 kilowatt ng kapangyarihan sa layo na 2 kilometro (1 milya). Ang kaganapang ito ay nangyari noong 1975 at mula noon ay walang malubhang pag-unlad na ginawa. Samakatuwid, sa darating na mga dekada, hindi dapat asahan ng isang tao ang isang pambihirang tagumpay sa larangan ng paghahatid ng wireless na enerhiya. Ang kathang-isip sa science ay maaaring matulog hanggang ngayon.

Comments

[#1 Philip]

Nagustuhan ko. Hindi ko alam na mayroon nang mga tunay na buhay na teknolohiya ng paghahatid ng kuryente na umiiral. Naisip ko bago ito puro kamangha-manghang.

[#2 Shurochka]

At nagustuhan ko ito. Mukhang hindi makatotohanang na ang paghahatid ng wireless na kapangyarihan ay mayroon na.
Ang kathang-isip ay nagiging isang katotohanan. Mahirap isipin kung ano ang susunod na maghihintay sa amin.

[#3 egor]

wow! hindi alam kung paano kawili-wili :-)

[#4 HP Veer]

Bumili ako ng isang HP Veer phone para sa aking asawa - kaya't mayroon siyang magnetic / inductive charge, ilagay ang telepono sa bandwagon - singilin niya - walang mga kurdon para sa telepono.
Ngunit syempre ang distansya sa milimetro, isang metro o dalawa ay magiging mas maginhawa))

[#6]

Vasily Anatolyevich, nagkakamali. Ang pamamaraang ito ng paglipat ng enerhiya ay ipinatupad halos 140 taon na ang nakalilipas ng pisikong pisiko na si Carlo Matteuchi at ito ay sa tulong ng mga co-spiral coils. Ang mapagkukunan ng enerhiya ay unang paglabas ng isang Leyden maaari, at pagkatapos ay ang Rumkorf coil.

Ano ang inilarawan sa edisyon ng Ruso ng Buong kurso ng pisika na na-edit ng prof. Gano. Maaari akong magbigay ng parehong orihinal at pag-scan ng pahina.

[#7 Grey]

Ngayon, ang ideya ay natanto sa pamamagitan ng paglipat ng enerhiya dahil sa mga pisikal na phenomena ng electromagnetism na mga derivatibo o nauugnay. Ang paglipat ng enerhiya sa pamamagitan ng mataas na dalas na alon, sa pamamagitan ng magnetism, ay nakamamatay sa mga tao at sa lahat ng paraan ay nakatago sa pagsulong ng mga bagong teknolohiya. Ang anumang mga alon na nagdadala ng isang maliit na bahagi ng enerhiya sa kanilang sarili ay isang materyal na bagay at may parehong tagumpay maaari kang mag-shoot ng isang pistola na ibabalik ang kinetic enerhiya ng isang bullet sa kailangan mo. Ang pag-level ng mga nakapipinsalang epekto ng "mga landas ng paghahatid" ay ang pangunahing gawain ng wireless na enerhiya, at ang paghahatid mismo ay pangalawa ...

[#8 Mikhail]

Sumasang-ayon ako kay Sery, may sapat na mga mikropono na tunog na buo kahit na hindi namin nararamdaman ito, ang mga linya ng kuryente ay napakasasama din. Nakatira sa tabi ng mga ito sa paligid ng 50 metro, madali kang kalbo. Ang lahat ay nagliliwanag. Buweno, ang mga pantubhang hobs ay tiyak na hindi gaanong nakakapinsala, dahil nakakaapekto ito sa metal. Wala akong nakikitang mabuti sa teknolohiya ng mga singil ng mobile phone. Mas maginhawa na magkaroon ng singilin sa isang nakabahaging baterya. Ito at ang labasan ay hindi kinakailangan. Tulad ng para sa mga lungsod, tila sa akin ang pinakamahusay na solusyon ay ginagamit sa Alemanya ... Doon, lahat ay nag-install ng isang maliit na istasyon ng kuryente, mga windmills o solar panel sa kanilang lugar. Ang lahat ng ito ay nakalaan sa pamamagitan ng mga baterya sa basement halimbawa. At kung wala ka sa bahay o hindi ka gumagamit ng maraming kuryente, pagkatapos ang labis na singil sa mga reserba, at ang labis ay napupunta sa pangkalahatang network. Nagbabayad din ng labis ang mga tao para dito. Bilang isang resulta, nakakakuha kami ng maraming mga pakinabang, ito ay isang balanseng network ng supply ng kuryente kung saan walang malalaking overload, ang mga pagkalugi ng paghahatid ng electronic ay nabawasan. Mas mababa ang babayaran ng may-ari at kumikita nang kaunti. At ito ay kabaligtaran sa mga halaman ng nuclear power kapag ang isang malaking halaga ng enerhiya ay nabuo sa isang punto na kailangang maipamahagi nang pantay-pantay at mawalan ng maraming. At ang basura ay minimal.

[#9]

Ang electromagnetic smog ay mapanganib para sa mga bubuyog, ibon, hayop, halaman, tao - ang radiation na ito ay nagdudulot ng mga mutasyon, portable na mga generator ng gasolina ay ang hinaharap.

[#10]

Ang lahat ng inilarawan sa artikulo, at sa mga komento, ay pamilyar sa akin. Maingat kong sinusunod ang pag-unlad ng teknolohiya, at sinisikap na huwag makaligtaan ang isang solong pagiging bago. Mayroong sariling mga ideya, naaawa lamang na tinanggal ko ang pagkakataon na subukan ang mga ito sa pagsasagawa. Halimbawa, tulad ng isang ideya. Lahat ng sa amin ay nanonood ng kidlat nang higit sa isang beses, at alam namin na ang mga malalaking alon ng daan-daang libo, o kahit milyon-milyong mga amperes, ay dumadaloy sa channel ng isang spark discharge sa hangin. Nangangahulugan ito na ang hangin sa ilalim ng mga espesyal na kundisyon ay maaaring dumaan dito isang malaking lakas ng kuryente. Upang gawin ito, kailangan mo lamang lumikha ng isang ionized channel sa hangin. At upang malikha ito, kasama ang kaunlaran ng teknolohiya ngayon, ay hindi kasing mahirap. Upang gawin ito, gumamit ng isang laser beam na nagpapatakbo sa ultraviolet o kahit na sa x-ray range ng radiation, i.e. ang isang laser beam na dumadaan sa hangin ay dapat lumikha ng isang ionized channel. Siyempre, ang paglilipat ng enerhiya mula sa kalawakan sa kalawakan sa Earth sa paraang ito ay hindi gagana, ngunit pinapalitan ang mga linya ng kuryente - bakit hindi?

Oo, narito ang isa pang bagay na nais kong idagdag. Tulad ng para sa electromagnetic smog, ang isang tao ay tila magagawang umangkop sa anuman.Hindi kami ipis, nakatira kami sa gitna ng radiation, at nais naming ngumunguya ang lahat. Personal, ako, sa bagay na ito, isang buhay na halimbawa. Ngayon ako ay 67 taong gulang, at halos lahat ng aking karanasan sa pagtatrabaho sa USSR ay nakitungo ako sa mga kagamitan sa microwave, at ang kapangyarihan, kung minsan, ay napakahalaga (hanggang sa 40 kW bawat pulso). Nagtrabaho siya sa isang screen-camera (hindi lahat upang maprotektahan ang isang tao mula sa radiation, ngunit upang maiwasan ang mga kaaway na malaman kung ano ang mga frequency na ginagawa namin). Sa pamamagitan ng paraan, sa screen camera ay nakatanggap kami ng higit pang radiation kaysa kung nagtatrabaho kami sa bukas na espasyo. At sa kabila ng lahat ng ito, hindi ako nakakalbo.

[#11]

Posible na magpadala ng enerhiya nang walang mga wire sa pamamagitan ng anumang alon na may kakayahang kumalat sa espasyo - tunog, ilaw, magnetic, kasunod ng reverse conversion sa electric current.

[#12 Yuri]

Sa pamamagitan ng kanyang sarili, ang larangan ng electromagnetic ay hindi angkop para sa paglilipat ng malalaking singil sa mahabang distansya nang walang kaukulang "conductor" (cable, laser beam, atbp.). Hindi rin madali ang pagkolekta ng enerhiya ng araw at pag-convert sa koryente. Ang kahusayan sa lahat ng mga kilalang kaso ay hindi masyadong mataas, na nangangahulugang ang mamimili ay magbabayad pareho para sa electric energy mismo at para sa pagkawala nito, na kung saan ay isang makabuluhang bahagi. Ito ay mas mahusay na i-convert ang enerhiya ng isang non-electromagnetic field (isang patlang na may mas mataas na antas ng pag-order) sa electromagnetic. Sa kasong ito, ang mga gastos sa paghahatid ay bababa sa pamamagitan ng isang order ng kadakilaan at, nang naaayon, ang gastos ng kW ay babagsak.