Truyền tải điện không dây: một lịch sử khó khăn để trở thành

Trong danh sách dài các ý tưởng kỹ thuật tuyệt vời được thực hiện ngày hôm nay, chỉ có giấc mơ truyền năng lượng điện không dây tiếp tục không có sẵn. Mô tả chi tiết về các tia năng lượng trong tiểu thuyết khoa học viễn tưởng trêu chọc các kỹ sư với nhu cầu rõ ràng của họ, đồng thời không thể thực hiện được việc thực hiện. Nhưng tình hình đang dần thay đổi để tốt hơn.

Ngay từ khi bắt đầu phát hiện ra điện, đã có một vấn đề về việc truyền tải tới người tiêu dùng cuối cùng. Sự phát triển của sản xuất công nghiệp đã dẫn đến nhu cầu về điện tăng mạnh. Dây và cực của đường dây truyền tải điện đã trở thành một yếu tố không thể thiếu của cảnh quan. Nhưng chỉ có các chuyên gia biết bao nhiêu tiền và công sức đã bỏ ra để duy trì các dòng này trong điều kiện làm việc và bao nhiêu năng lượng bị mất trong chúng.

Tài nguyên hóa thạch đang dần cạn kiệt, và các vấn đề về cung cấp năng lượng đang đẩy mạnh vào cánh cửa năng lượng. Xã hội loài người hiện đại đã bước vào kỷ nguyên khám phá không gian, vì vậy quan điểm của chúng ta hướng đến nguồn năng lượng vô tận rõ ràng - Mặt trời. Trong hàng tỷ năm, lò phản ứng nhiệt hạch này phát ra một lượng năng lượng tuyệt vời, một phần nhỏ trong số đó sẽ đủ cho nhân loại trong nhiều năm. Nhưng một vấn đề nhỏ của người Viking: làm thế nào để chuyển năng lượng nhận được cho người tiêu dùng trên Trái đất?

Từ thời điểm này, một cuộc thảo luận nghiêm túc bắt đầu về khả năng làm cho nhân loại hài lòng với nguồn lực không giới hạn. Cho đến nay, có hai cách để giải quyết vấn đề trong danh sách các công cụ công nghệ vũ trụ hiện đại. Một liên quan đến truyền năng lượng tia laser đến mặt đất tiếp nhận thiết bị đầu cuối. Thứ hai - với truyền năng lượng vi sóng.

Truyền năng lượng laser gặp một số khó khăn cơ bản. Đầu tiên là liên quan đến hiệu quả của việc chuyển đổi chính bức xạ mặt trời thành bức xạ laser kết hợp. Và thứ hai dựa trên hiệu quả truyền năng lượng từ không gian đến Trái đất. Về vấn đề đầu tiên, đã có tiến bộ: các nhà khoa học từ Nhật Bản đã báo cáo việc chuyển đổi năng lượng mặt trời thành bức xạ laser với hiệu suất 42%. Nhưng việc truyền năng lượng lên bề mặt liên quan đến một số nhiệm vụ khó giải quyết.

Độ suy giảm của chùm tia laser có đường kính trên bề mặt Trái đất có thể là hàng trăm mét. Cường độ của nó phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, độ chính xác của việc chỉ vào thiết bị đầu cuối nhận và thậm chí khối lượng của các tham số. Máy bay hoặc đàn chim bay trong một tia năng lượng sẽ làm biến dạng hoặc làm suy yếu sức mạnh của nó. Nếu một sự cố như vậy không được chú ý đối với một chiếc máy bay, thì những con chim sẽ phải chịu đựng đáng kể: cường độ bức xạ gần bề mặt Trái đất sẽ mạnh hơn hàng chục lần so với Mặt trời giữa trưa.

Cách truyền năng lượng thứ hai là sóng vi sóng có tần số từ 2,4 đến 5,8 GHz. Ở đây có một cửa sổ bầu khí quyển, trong đó, sự suy giảm năng lượng là tối thiểu. Nhưng phần nhận năng lượng rất phức tạp và đòi hỏi sự phát triển của các thành phần ăng ten hiện đại. Theo các nhà khoa học, để truyền công suất 5 MW từ độ cao 36.000 km (quỹ đạo địa tĩnh), cần phải có ăng ten phát có kích thước 1 km và ăng ten thu phát đi qua 10 km. Cơ sở như vậy trong tương lai gần cho nhân loại không thể đủ khả năng.

Trong tình huống này, tiến độ bắt đầu ở phía bên kia. Sự phát triển của các thiết bị truyền thông và điện toán di động hiện đại đòi hỏi phải sạc pin thường xuyên. Về nguyên tắc, điều này không có vấn đề cụ thể, đặc biệt là khi bạn có một hoặc hai thiết bị như vậy. Nhưng nếu có hàng tá trong gia đình hoặc văn phòng, việc tìm kiếm liên tục các bộ sạc tương thích với các sản phẩm gây mất tập trung và khó chịu.

Theo tin đồn, chính hoàn cảnh này đã thúc đẩy Marina Solyachich, một nhân viên của Đại học Massachusetts, Ý tưởng về một cách để truyền năng lượng mà không cần dây. Sau khi tín hiệu của một chiếc điện thoại di động xả ra đã đánh thức anh ta nhiều lần vào giữa đêm, anh ta quyết định nghiêm túc giải quyết vấn đề sạc không dây các thiết bị di động của bạn.

Kết quả là, nó xuất hiện hoàn toàn công nghệ mới để truyền năng lượng từ mạng sang thiết bị di động. Phương pháp này bao gồm khớp nối cộng hưởng sử dụng từ trường của máy thu và máy phát. Đằng sau một cái tên khó hiểu và cơ chế không kém phần mơ hồ (phương pháp được cấp bằng sáng chế và giữ bí mật), có một phương pháp truyền năng lượng không có dây dẫn với hiệu suất hơn 40%. Công nghệ được gọi là WiTricity.

Nguyên lý hoạt động của công nghệ truyền năng lượng mà không cần dây "WiTricity"

Bộ sạc không dây cho điện thoại di động WiTricity

Theo các tác giả của sáng chế, đây không phải là sự cộng hưởng thuần túy của các dòng được kết nối và không phải là Biến áp Tesla, với khớp nối quy nạp. Bán kính truyền năng lượng ngày nay chỉ còn hơn hai mét, trong tương lai - lên tới 5 - 7 mét.

Các công nghệ tương tự đang được phát triển mạnh mẽ bởi các công ty khác: Intel đã trình diễn công nghệ của mình SAU với hiệu suất truyền năng lượng lên tới 75%. Năm 2009, Sony đã trình diễn hoạt động của một chiếc tivi không có kết nối mạng.

Trình diễn công nghệ WiTricity:

Trình diễn công nghệ không dây Intel WREL:

Chỉ có một tình huống đáng báo động: bất kể phương thức truyền tải và thủ thuật kỹ thuật, mật độ năng lượng và cường độ trường trong các phòng phải đủ cao để cung cấp năng lượng cho các thiết bị có công suất vài chục watt.

Theo chính các nhà phát triển, thông tin về các tác động sinh học đối với con người của các hệ thống như vậy vẫn chưa có sẵn. Với sự xuất hiện gần đây và một cách tiếp cận khác để thực hiện các thiết bị truyền năng lượng, các nghiên cứu như vậy vẫn chưa được đưa ra, và kết quả sẽ không xuất hiện sớm. Và chúng ta có thể đánh giá tác động tiêu cực của họ chỉ gián tiếp. Một cái gì đó một lần nữa sẽ biến mất khỏi nhà của chúng ta, chẳng hạn như gián.

Không cần cố gắng đi sâu vào sự phức tạp của các công nghệ truyền năng lượng, chúng ta có thể nói rằng ở mức độ khoảng cách lên tới 10m trong tương lai gần, các thiết bị truyền năng lượng không dây sẽ trở thành hiện thực. Bạn có thể xem TV, sử dụng máy tính và sạc thiết bị di động mà không phải lo lắng về sự hiện diện của dây và ổ cắm.

Nhưng chúng tôi đã bắt đầu với các vấn đề truyền tải không phải hàng chục và hàng trăm watt, mà là các công suất nghiêm trọng hơn. Thật không may hôm nay Thành tựu tốt nhất theo hướng này là việc truyền tải thí điểm 30 kilowatt điện trên khoảng cách 2 km (1 dặm). Sự kiện này đã xảy ra vào năm 1975 và kể từ đó, không có tiến triển nghiêm trọng nào được thực hiện. Do đó, trong những thập kỷ tới, người ta không nên mong đợi một bước đột phá trong lĩnh vực truyền năng lượng không dây. Khoa học viễn tưởng có thể ngủ cho đến nay.

Comments

[#1 Philip]

Tôi thích nó Tôi đã không biết rằng các công nghệ truyền tải điện không dây ngoài đời thực đã tồn tại. Tôi đã nghĩ trước đó rằng nó hoàn toàn tuyệt vời.

[#2 Shurochka]

Và tôi thích nó. Có vẻ không thực tế rằng truyền tải điện không dây đã tồn tại.
Tiểu thuyết đang trở thành hiện thực. Nó thậm chí khó có thể tưởng tượng những gì đang chờ chúng ta tiếp theo.

[#3 egor]

ồ không biết làm thế nào thú vị :-)

[#4 HP Veer]

Tôi đã mua một chiếc điện thoại HP Veer cho vợ tôi - vì vậy anh ta có sạc điện từ / cảm ứng, đặt điện thoại lên băng thông - anh ta đang sạc - không có dây cho điện thoại.
Nhưng tất nhiên khoảng cách tính bằng milimét, một hoặc hai mét sẽ thuận tiện hơn nhiều))

[#6]

Vasily Anatolyevich, bị nhầm lẫn. Phương pháp truyền năng lượng này đã được thực hiện gần 140 năm trước bởi nhà vật lý người Ý Carlo Matteuchi và nó đã được sự trợ giúp của các cuộn dây xoắn ốc. Nguồn năng lượng đầu tiên là sự phóng điện của một lon Leyden, và sau đó là cuộn dây Rumkorf.

Những gì được mô tả trong phiên bản tiếng Nga của Toàn bộ khóa học vật lý được chỉnh sửa bởi prof. Gano. Tôi có thể cung cấp cả bản gốc và quét trang.

[#7 Xám]

Ngày nay, ý tưởng được hiện thực hóa thông qua việc truyền năng lượng do các hiện tượng vật lý của điện từ là dẫn xuất hoặc liên quan. Việc truyền năng lượng bằng dòng điện tần số cao, thông qua từ tính, gây tử vong cho con người và theo mọi cách sẽ được ẩn giấu trong sự tiến bộ của các công nghệ mới. Bất kỳ sóng nào mang một phần năng lượng trong chính chúng đều là một vật thể và với cùng một thành công, bạn có thể bắn một khẩu súng lục biến động năng của viên đạn thành thứ bạn cần. Cân bằng các tác động bất lợi của "đường truyền" là nhiệm vụ chính của năng lượng không dây và bản thân việc truyền tải chỉ là thứ yếu ...

[#8 Mikhail]

Tôi đồng ý với Sery, có đủ lò vi sóng phát ra âm thanh đầy đủ mặc dù chúng tôi không cảm thấy điều đó, đường dây điện cũng rất có hại. Sống cạnh họ trong khoảng cách 50 mét, bạn có thể dễ dàng bị hói. Mọi thứ đều tỏa ra. Chà, vòng cảm ứng chắc chắn ít gây hại hơn, vì chúng ảnh hưởng đến kim loại. Tôi không thấy bất cứ điều gì tốt trong công nghệ tính phí điện thoại di động. Sẽ thuận tiện hơn nhiều khi sạc bằng pin dùng chung. Điều này và các cửa hàng là không cần thiết. Đối với các thành phố, đối với tôi, giải pháp tốt nhất được sử dụng ở Đức ... Ở đó, mọi người đều lắp đặt một nhà máy điện nhỏ, cối xay gió hoặc các tấm pin mặt trời trong khu vực của họ. Tất cả điều này được dành riêng bởi pin trong tầng hầm chẳng hạn. Và nếu bạn không ở nhà hoặc bạn không sử dụng nhiều điện, thì phần vượt quá sẽ tính phí dự trữ và phần vượt quá sẽ đi vào mạng chung. Mọi người cũng trả thêm tiền cho việc này. Nhờ đó, chúng tôi nhận được nhiều lợi thế, đó là một mạng lưới cung cấp điện cân bằng, trong đó không có quá tải lớn, tổn thất truyền tải của điện tử được giảm. Chủ sở hữu trả ít hơn và tiêu thụ ít hơn. Và điều này trái ngược với các nhà máy điện hạt nhân khi một lượng năng lượng khổng lồ được tạo ra tại một thời điểm cần được phân phối đều và mất rất nhiều. Và chất thải là tối thiểu.

[#9]

Sương mù điện từ là nguy hiểm cho ong, chim, động vật, thực vật, con người - bức xạ này gây ra đột biến, máy phát điện không có nhiên liệu di động là tương lai.

[#10]

Tất cả mọi thứ được mô tả trong bài viết, và trong các bình luận, đều quen thuộc với tôi. Tôi cẩn thận theo dõi sự phát triển của công nghệ, và cố gắng không bỏ lỡ một điều mới lạ nào. Có những ý tưởng riêng, nó chỉ là một điều đáng tiếc mà tôi đã tước đi cơ hội để thử nghiệm chúng trong thực tế. Ví dụ, một ý tưởng như vậy. Tất cả chúng ta đã xem sét hơn một lần và chúng ta biết rằng những dòng chảy khổng lồ hàng trăm ngàn, hoặc thậm chí hàng triệu ampe, chảy trong kênh phóng tia lửa trong không khí. Điều này có nghĩa là không khí trong những điều kiện đặc biệt có thể đi qua nó một nguồn năng lượng điện khổng lồ. Để làm điều này, bạn chỉ cần tạo một kênh ion hóa trong không khí. Và để tạo ra nó, với sự phát triển của công nghệ ngày nay, không khó như vẻ ngoài của nó. Để làm điều này, sử dụng chùm tia laser hoạt động trong vùng tử ngoại hoặc thậm chí trong phạm vi tia X của bức xạ, tức là một chùm tia laser đi qua không khí sẽ tạo ra một kênh ion hóa. Tất nhiên, việc truyền năng lượng từ ngoài vũ trụ sang Trái đất theo cách này sẽ không hiệu quả, nhưng thay thế các đường dây điện có dây - tại sao không?

Vâng, đây là một điều tôi muốn thêm. Đối với sương khói điện từ, một người dường như có thể thích nghi với mọi thứ.Chúng tôi không phải là gián, chúng tôi sống giữa bức xạ và chúng tôi muốn nhai mọi thứ. Cá nhân, tôi, về mặt này, một ví dụ sống. Bây giờ tôi đã 67 tuổi và gần như tất cả kinh nghiệm làm việc của tôi ở Liên Xô, tôi đã xử lý các thiết bị vi sóng, và đôi khi, công suất rất đáng kể (lên tới 40 kW mỗi xung). Anh ta làm việc trong một máy quay màn hình (hoàn toàn không phải để bảo vệ ai đó khỏi bức xạ, nhưng để ngăn kẻ thù biết chúng ta đang làm việc ở tần số nào). Nhân tiện, trong camera màn hình, chúng tôi nhận được nhiều bức xạ hơn so với khi chúng tôi làm việc trong không gian mở. Và mặc dù tất cả những điều này, tôi đã thậm chí hói.

[#11]

Có thể truyền năng lượng mà không cần dây dẫn bởi bất kỳ sóng nào có khả năng truyền trong không gian - âm thanh, ánh sáng, từ tính, sau đó chuyển đổi ngược lại thành dòng điện.

[#12 Yuri]

Chính nó, trường điện từ không phù hợp lắm để truyền các điện tích lớn trên một khoảng cách dài mà không có "dây dẫn" tương ứng (cáp, chùm tia laser, v.v.). Thu thập năng lượng của mặt trời và chuyển đổi nó thành điện cũng không dễ dàng. Hiệu quả trong tất cả các trường hợp được biết là không cao, điều đó có nghĩa là người tiêu dùng sẽ trả cả cho chính năng lượng điện và cho sự mất mát của nó, đây là một phần quan trọng. Hiệu quả nhất là chuyển đổi năng lượng của trường không điện từ (trường có mức độ đặt hàng cao hơn) thành điện từ. Trong trường hợp này, chi phí truyền tải sẽ giảm theo một độ lớn và theo đó, chi phí của kW sẽ giảm.