Опубликовано: 05.09.2018
Беспроводная передача энергии (далее БПЭ) представляет собой метод дистанционного переноса электроэнергии, не применяя проводящих элементов. Идея такого метода не нова, но реализация, как и многие идеи конца 19-го – начала 20-го века, стала возможна лишь сейчас, с появлением реальных технологий, позволяющих воплотить все на практике.
Беспроводная передача энергии. Часть 1
Идею БПЭ пропагандировал Н.Тесла. По его замыслу нужен резонатор в виде катушки, создающий электромагнитные колебания определенной частоты и катушка-приемник, работающая как понижающий трансформатор, принимающая эти колебания и за счет резонанса преобразующая их в электроэнергию.
Разработки БПЭ преследуют сразу несколько целей (соответственно и технологии их воплощения тоже принципиально различаются).
Передача солнечной энергии с космоса . С появлением экологии , как науки и осознанием человечеством, что источники энергии могут быть исчерпаемы, ученые умы переключили свое внимание на поиск возобновляемых источников энергии. Довольно перспективным направлением видится солнечная энергетика, однако она сталкивается с перечнем сложностей: невозможность работать ночью, снижение эффективности в пасмурную и дождливую погоду, большие площади для солнечных батарей, малое количество энергии на единицу площади из-за потерь энергии солнечного излучения при прохождении сквозь слои атмосферы. Эти трудности можно решить, если солнечные батареи будут находиться в космосе. В таком случае нет ни рассеивания энергии, ни влияния погоды, а значит, не требуется значительная площадь и размер батарей. Но есть существенная проблема – как передать эту энергию на Землю к потребителю? Вот для этого и нужны разработки БПЭ. Электрификация труднодоступных поселений или тех поселений (технических сооружений, объектов стратегического назначения), где экономически или технически весьма трудно проложить линии электропередачи (высокогорные районы, острова). Р абота электротранспорта . Предлагаются идеи передавать энергию через дорожное полотно, что будет актуально с развитием электромобилей. На практике запас хода электромобиля не значителен и вряд ли его можно решить увеличением размера аккумулятора, ведь и так легковые электромобили достигают веса около 2 тонн. Тут на помощь может прийти БПЭ. Работа бытовой техники, зарядка мобильных устройств . Поскольку на рынке мобильных и интернет устройств, на данном этапе развития рынка, имеется жесточайшая конкуренция, то любое усовершенствование будет весомым преимуществом перед конкурентами. Именно мобильные компании сейчас и движут технологическим процессом, вкладывая огромные финансовые и технические ресурсы в развитие смартфонов и планшетов.Рассмотрим детальнее, как решаются (или делают попытки решить) эти задачи и какие технологии БПЭ используются для этого. Необходимо понимать, что в каждом случае мы имеем дело с принципиально разными расстояниями между устройством передачи и приема, а значит, и универсального решения нет.
Передача солнечной энергии с космоса
Беспроводная передача энергии. Часть 2
Предлагается два решения передачи энергии с космической орбиты к поверхности Земли . Первый вариант – лазерный луч. Поскольку требуется сформировать когерентное (с одинаковой частотой) излучение лазерного луча из солнечного излучения, то возникают большие потери в КПД еще до передачи энергии. Далее луч сталкивается с процессом рассеивания в плотных слоях атмосферы и к поверхности планеты доходит с диаметром в сотни раз большим изначального. Второй способ – СВЧ излучение. Однако подобная передача, при существующих технологиях, потребует размеры антенн излучателя и приемника диаметром в десятки километров.
Причина тому – явление дифракции, когда прямолинейное излучение меняет траекторию движения из-за огибания препятствий на своем пути. В пределах атмосферы таких препятствий большое количество: капли воды (дождь, туман, облака), частицы пыли, птицы, самолеты. Пока успешные опыты БПЭ с помощью СВЧ -диапазона излучения имели место на острове Реюньон, однако расстояние только порядка 1км. К тому же, не зависимо от способа передачи, требуется высокоточное наведение луча по отношению к приемной антенне, а это труднодостижимо.
Электрификация труднодоступных поселений
Здесь можно применить идеи, разработанные для передачи энергии с космоса, ведь для этого нужны меньшие расстояния. Необходима лишь прямая видимость между излучателем и приемником, тем более, что эксперименты с СВЧ уже позволяют совершать БПЭ на 1км. Другие варианты основаны на электропроводности планеты за счет залежей руды, океанических вод, а так же слоев атмосферы на высоте более 5км. К примеру, терминалы передачи энергии могут образовывать вертикальный поток электрического тока , который достигает ионизирующий слой атмосферы. В пределах этого слоя и будет происходить передача между двумя терминалами.
Работа электротранспорта
Здесь используются разновидности одного метода, основанного на электромагнитной индукции. Известно, что если имеются две близко расположенные катушки и по одной из них протекает переменный ток, то возникает переменное магнитное поле, которое, через явление электродинамической индукции, способствует появлению тока во второй катушке. Минус естественного явления в необходимости тесного расположения обеих катушек. При увеличении расстояния между катушками (даже весьма незначительном) индуктивная связь теряет эффективность. Для улучшения работы БПЭ требуется резонанс, благодаря которому будет одинаковая частота волны у передатчика с приемником. Частоту задает передатчик, а приемник настраивается на ту же частоту благодаря комплекту конденсаторов.
На практике реализован и уже широко используется стандарт Qi , применяемый в универсальных беспроводных устройствах зарядки. КПД достигает, в среднем, 80%. Инициировал создание этого стандарта консорциум WirelessPowerConsortium, объединивший порядка сотни компаний.
Зарядка мобильных устройств
Интересна работа студентов из университета в штате Пенсильвания. Там был использован ультразвук, формируемый передатчиком. В приемнике УЗИ преобразуется в электроэнергию. Для человека такой звук лежит за порогом слышимости, но на некоторых животных, возможно, может оказывать влияние.
Хочется подчеркнуть , что этим идеи передачи энергии, минуя провода, не ограничиваются. Однако лишь часть из идей жизнеспособна и доступна для реализации при существующем уровне технологического развития. Безусловно, что данная отрасль довольно перспективна и новые разработки, как и улучшение существующих, будут иметь место.
Новинка!
Конвекторы Adax Multi
— стиль, качество и надежность
Flores Dual — настенный газовый котел с проточным газообменником
2005 Салон «Сахара»
ЧП Бондарь Олег Михайлович
ул. Прохоровская, 37, Одесса, Украина
Телефон/факс: +38 (048) 711–18–75
E-mail:
[email protected]