Беспроводная передача электричества — способ передачи электрической энергии без использования токопроводящих элементов в электрической цепи. К 2009 году имели место успешные опыты с передачей энергии мощностью порядка десятков киловатт в микроволновом диапазоне с КПД около 40 % — в 1975 в Goldstone, Калифорния и в 1997 в Grand Bassin на острове Реюньон (дальность порядка километра, исследования в области энергоснабжения посёлка без прокладки кабельной электросети). Технологические принципы такой передачи включают в себя индукционный (на малых расстояниях и относительно малых мощностях), резонансный (используется в бесконтактных смарт-картах и чипах RFID) и направленный электромагнитный для относительно больших расстояний и мощностей (в диапазоне от лазерного до микроволнового радиочастотного).
одним из первых о беспроводной передаче электричества задумался гениального изобретатель-электротехник . Еще в 1900 году он описывал в своих дневниках принципы беспроводной передачи электричества на расстоянии. Позднее, получив от одного из своих инвесторов средства на исследования радиосвязи, он стал расходовать их на исследования в области беспроводной передачи энергии, для чего была построена огромная башня Уорденклиф. Однако в этой области идеи Теслы оказались несостоятельными, а инвестор, обнаружив обман, прекратил финансирование. Мечта Теслы стала реализовываться лишь век спустя.
В 2007 году в МТИ успешно завершилось тестирование экспериментальной системы, позволяющей передавать электроэнергию на электронные устройства беспроводным способом. Исследователям удалось послать направленный электрический пучок как радиоволну от одной точки к другой и зажечь с его помощью 60-ваттную лампочку. Она загорелась от источника питания, расположенного на расстоянии более 2 м от нее, без какого-либо физического соединения. Этот проект получил название «WiTricity» («беспроводное электричество»).
Эксперимент продемонстрировал верность концепции исследовательской группы, изложенной в одной из научных статей осенью прошлого года. «Катушки размером с ноутбук способны обеспечить уровень энергии, более чем достаточный для работы портативного ПК. И эту энергию можно передавать в пределах одного помещения почти в любом направлении вполне эффективно, даже если линию прямой видимости между катушками полностью загораживают другие объекты», — говорилось в статье.
Мобильный компьютер с поддержкой WiTricity в комнате с передающим устройством будет заряжаться автоматически. Его не нужно подключать непосредственно к источнику, и он может работать без аккумулятора. Принцип действия «беспроводного электричества» чем-то схож с явлением магнитной индукции. Подробности эксперимента можно найти в онлайновой версии ScienceExpress от 7 июня 2007 года (ScienceExpress — это издание, в котором обсуждаются готовящиеся к публикации статьи для Science Magazine). В группу, работающую над проектом, входят сотрудники МТИ: профессор Питер Фишер, Джон Йаннопулус, Аристидис Каралис, Андре Курс, Роберт Моффат и профессор Мартин Сольячич. Проект организован Научно-исследовательским управлением СВ (Army Research Office) через Институт военных нанотехнологий Массачусетского технологического института, а также Национальным научным фондом США и Министерством энергетики.
Систему беспроводной передачи электроэнергии показали на одной из презентаций августовского форума IDF 2008 публике.
Сотрудник компании Intel, Джошуа Смит (Joshua R. Smith), работающий в команде с физиком Массачусетского Технологического Института (Massachusetts Institute of Technology) Марином Сольячичем (Marin Soljacic) разработали уникальную на сегодняшний день систему передачи электроэнергии, основанную на феномене резонансной электромагнитной индукции. Теоретическая база разработана сотрудниками MIT, а совместно с исследователями Intel проект, получивший обозначение WiTricity (Wireless Electricity – беспроводное электричество), доведен до воплощения в «железе».
Установка представляет собой две антенны (диаметр основной антенны составляет чуть более полуметра), выполненные, по всей видимости, из меди, одна из которых создает в пространстве около себя электромагнитное поле, индуцирующее переменный электрический ток в контуре второй антенны. Надо сказать, что даже первые прототипы системы впечатляют своими характеристиками – в ходе демонстрации исследователи передавали электроэнергию, которой хватало для работы 60-ваттной лампочки, на расстояние от 0,6 до 1,0 метра. Довольно высок и коэффициент полезного действия – около 75%. В случае беспроводной передачи электроэнергии на расстояние до нескольких метров КПД установки заметно падает – до 50%. Но даже в этом случае установку WiTricity можно использовать, например, для подзарядки аккумуляторов ноутбука, мобильного телефона, плеера и пр.
В 2009 году американская компания WiTricity заявила о готовности одноименной технологии передачи энергии «по воздуху» для коммерческого использования. Технология WiTricity, основанная на использовании магнитного резонанса, обеспечивает беспроводное питание мобильных устройств, бытовой техники и даже электромобилей на расстоянии от десяти сантиметров до нескольких метров. Потребляемая мощность питаемых устройств может составлять от сотен милливатт до нескольких киловатт.
Компания уже заключила множество OEM-соглашений с производителями бытовой электроники и реализует практику лицензирования. Глава WiTricity Эрик Джилер (Eric Giler) не стал раскрывать названия компаний, с которыми были заключены соглашения, но заметил, что первые устройства с беспроводным питанием появятся на рынке уже в четвертом квартале 2010 года, а может быть и раньше. WiTricity уже начала отгрузку компонентов (приемных и передающих модулей) для систем беспроводного питания производителям, а готовые устройства должны будут пройти тщательное тестирование на безопасность. Технология WiTricity для передачи энергии использует электромагнитные волны в диапазоне от 300 кГц до 20 МГц, который считается безопасным для здоровья. Разумеется, в зависимости от страны или региона, будут учтены и местные стандарты безопасности.
Источники информации:
- — Беспроводная передача электричества
- — «На связи, но не на привязи», статья об истории и перспективах беспроводной передачи энергии в журнале «Вокруг света» №1, 2010
- — Беспроводное электричество — Сети
- — IDF SF 2008: WiTricity — беспроводное электричество
- — Беспроводная передача энергии готова к коммерческому использованию
- — ЭлектроТехИнфо