Elektrika brez kablov

Fizik predstavlja možno rešitev za brezžični prenos energije

Fizik MIT Marin Soljačič Donna Coveney / MIT
prebral

Polnjenje prenosnega računalnika, mobilnega telefona ali druge elektronske naprave bi bilo nekega dne lahko tako enostavno kot brskanje po spletu - brezžično. Ameriški fiziki so uvedli tehnologijo, ki bi lahko omogočila brezžično napajanje. Izkorišča princip indukcije, brezkontaktnega prenosa električne energije z elektromagnetnimi polji.

Marin Soljačič z Massachusetts Institute of Technology je tudi eden tistih ljudi, ki nenehno pozabijo pravočasno napolniti telefon. Ko se naprava začne pritoževati, je običajno v najbolj neprimernem trenutku. "Zgodi se mi - seveda - vedno sredi noči, " razlaga Soljačič. "Neko noč okoli 3. ure sem si pri sebi mislila: Ali ne bi bilo to čudovito, če bi se stvar preprosto napolnila?" Spodbujena s to mislijo je fizik začel delati, da bi ugotovil, ali obstaja teoretična možnost.

Indukcija: Prenos brez dotika

Navsezadnje fiziki in inženirji že skoraj dve stoletji vemo, da se električna energija lahko fizično prenaša tudi brez kablov. Električni motorji in transformatorji vključujejo na primer tuljave, ki prenašajo energijo z elektromagnetno indukcijo. V tem primeru električni tok, ki teče v eni tuljavi, ustvari ustrezen tokovni tok v sosednji tuljavi prek magnetnih polj - ne da bi se oba dotikala. Medtem ko druge vrste elektromagnetnega sevanja, na primer radio ali mikrovalovna pečica, nosijo tudi energijo, a ker sevajo v vse smeri, se velik del izgubi ali deluje tam, kjer ne bi smel.

Soljačič se je zato osredotočil na indukcijo blizu polja, kot jo najdemo v transformatorjih, in razvil koncept, kako lahko ta prenos deluje na daljših razdaljah, na primer od enega konca prostora do drugega. Pri tem je posebna stvar: namesto da bi elektromagnetno valovanje preneslo celotno okolje, bi takšen oddajnik toka ustvaril "ne-sevalno" polje - zaznavno in uporabno samo s pomočjo naprav, ki so v resonanci s tem poljem. Soljačič to trenutno predstavlja na Forumu za industrijsko fiziko (IPF) Ameriškega inštituta za fiziko.

Čeprav je načelo takšne tehnologije trdno zasidrano v dobro znanih fizikalnih zakonih, je neradiativni prenos energije aplikacija, ki je še nikoli niso raziskovali. Izdelati podrobnosti je bilo zato težavno. Med drugim Soljačič in njegovi sodelavci uporabljajo teoretične izračune in računalniške simulacije: "Na začetku zagotovo ni bilo jasno ali celo očitno, kako dobro bo dejansko delovalo, zlasti glede na omejitve razpoložljivih materialov, okoljskih pogojev in podobno." pravi raziskovalka. "Še manj nam je bilo jasno, kateri dizajn bi najbolje deloval." Ad

Medtem so fiziki zasnovali zasnovo, ki bi bila, čeprav omejena po obsegu, dovolj za brezžično polnjenje predmeta velikosti prenosnika v nekaj metrih od vira energije. Takšen vir energije v vsaki sobi bi lahko oskrbel celoten dom z brezžično električno energijo. Znanstveniki že delajo na praktični predstavitvi tehnologije.

"Doma imam enega tistih robotskih sesalnikov, ki samodejno čistijo tla, " razlaga Soljačič. "Dobro opravi delo, toda po odsesavanju ene ali dveh sob je baterija že mrtva." V prihodnosti raziskovalec verjame, da lahko pride do ne radiacijskega prenosa Rešitev. Toda ne samo potrošniške naprave, temveč tudi industrijske aplikacije bi lahko uporabile novo načelo, na primer za napajanje robotskih robotov v tovarnah.

(Ameriški inštitut za fiziko, 15.11.2006 - NPO)