x

Освобожденное электричество. Питание без проводов

Страниц: 1
Печать

Автор темы
Sirius Team
*****





Освобожденное электричество. Питание без проводов - Форум Сириус - Торез
Компания Powerbeam уже сегодня готова осуществить беспроводное освещение квартир, зарядку телефонов и крупных бытовых приборов. Их решение основано на инфрокрасном лазерном луче, переносящем электроэнергию от передатчика к приёмнику

Беспроводная передача электричества на расстоянии известна с тех пор, как в1831 году Майкл Фарадей открыл явление электромагнитной индукции. На этом принципе работает множество приборов, однако массово использовать его в быту именно для передачи энергии без проводов человечество начало только в конце двадцатого века. А сегодня мы стоим на пороге серьезного прорыва, который сделает нас еще немного свободнее.

Экспериментируя с магнитами, Фарадей ставил перед собой конкретную цель: добыть электричество с помощью магнетизма. Ученый воспринимал магниты как источник электроэнергии - и его опыты увенчались успехом 29 августа 1831 года, по крайней мере если верить дате, указанной в дневнике. Фарадей доказал, что при изменении магнитного потока, проходящего через замкнутый контур, в последнем возникает электрический ток. Именно этот принцип и лежит сегодня в основе большинства способов беспроводной передачи электроэнергии.

Магнитное поле


Коврик Powermat - Освобожденное электричество. Питание без проводов - Форум Сириус - Торез
КОВРИК POWERMAT - одно из наиболее
популярных беспроводных устройств для
зарядки. Если заряжаемый гаджет имеет
специальный чип, его можно просто положить
на коврик (желательно попасть в границы
одной из трех зарядных зон). Если чипа нет,
нужно докупить ресивер Powermat,
оборудованный разъемами для различных
приборов. Удобство беспроводной зарядки
при этом нивелируется: проще включить
прибор непосредственно в розетку.

В качестве адаптера может послужить
специальный чехол для смартфона со
встроенным чипом. Если положить iphone
в подобном чехле
на коврик, гаджет будет
заряжаться без дополнительного ресивера.
На данный момент существует несколько стандартов, которые уже действуют и позволяют производителям выпускать готовые решения. Существует множество конкурирующих объединений, каждое из которых предлагает свой стандарт беспроводной передачи электричества. Три крупнейших из них - это WPC, РМА и A4WP.

WPC (Wireless Power Consortium, «Консорциум беспроводной энергии») пропагандирует стандарт Qi («чи», или «ци» - жизненная сила в китайской философии). Технология весьма проста - «передатчик» генерирует переменное магнитное поле, а «приемник» в мобильном устройстве превращает его в электрический ток. Консорциум был основан в 2008 году в Гонконге, спустя полтора года опубликовал первые технические спецификации и требования стандарта, а сейчас в него входят 109 крупнейших мировых компаний в области энергетики, производства компактных устройств, батарей, микропроцессоров - от Energizer и Denso Corporation до Nokia и Sony.

Уже сегодня зарядные станции WPC установлены более чем в сотне популярных общественных мест Японии; любое устройство, оснащенное модулем, поддерживающим этот стандарт, может заряжаться везде, где есть станция, обозначенная специальным значком.

Qi позволяет заряжать только гаджеты, которым не требуется мощность более 5 Вт. Однако WPC уже разрабатывает среднемощные передатчики (до 120 Вт); развитие этого направления позволит питать без проводов и ноутбуки, и современные телевизоры с большой диагональю, и прочие бытовые приборы.

Базовый принцип беспроводной передачи электроэнергии - Освобожденное электричество. Питание без проводов - Форум Сириус - Торез
На схеме проиллюстрирован базовый принцип
беспроводной передачи электроэнергии,
основанный на явлении электромагнитной
индукции.

L1 - первичная (передающая) обмотка
L2 - вторичная (принимающая) обмотка
Переменный ток, подаваемый на передатчик,
генерирует магнитное поле, создающее
напряжение во вторичной обмотке. КПД
передачи зависит от расстояния между
обмотками (Z), соотношения их размеров
(D2/D), угла взаимного расположения и
материалов, из которых они изготовлены.

Второй крупный игрок на этом рынке - Power Matters Alliance, созданный в рамках одной из программ Международного института инженеров электротехники и электроники (IEEE Standards Association Industry Connections Program). PMA объединил в своих рядах крупные компании, которые занимаются (в числе прочего) разработкой нового стандарта беспроводной передачи электроэнергии. Уже сейчас есть результаты, которые позволяют РМА на равных конкурировать с WPC - тем более что играют они на одном поле, используя один и тот же принцип. Powermat и Procter & Gamble, входящие в РМА, в сентябре 2011 года объединились и создали компанию Duracell Powermat. А уже в феврале 2012 года было представлено готовое решение - устройство Wireless Charging Card (WiCC), похожее на обычную SD-карту.

Собственно, это и есть карта памяти со встроенной технологией NFC, превращающая любой подходящий гаджет в беспроводной. В ней шесть контактов: два для питания, два для передачи данных и два для NFC. Подобное устройство, достаточно тонкое и легкое, можно при минимальном содействии производителей адаптировать к уже выведенным на рынок продуктам, лишь немного скорректировав размер и форму батареи.

Программа действий у Powermat та же, что и у WPC: выход на аэропорты (компания Arconas), арены и стадионы (компания Madison Square Garden), университеты (Bretford). Duracell Powermat появился не так давно, однако быстро развивается, и уже в начале лета 2012 года начнутся продажи готовых продуктов -зарядных ковриков. Вскоре появятся автомобили от General Motors - еще одного члена РМА, - оснащенные беспроводными зарядными устройствами для гаджетов. Магазины будут продавать офисную мебель с встроенными продуктами Powermat от компании Teknion.

Общая схема системы Wireless Power Transfer (WPT) - Освобожденное электричество. Питание без проводов - Форум Сириус - Торез
Общая схема системы Wireless Power Transfer (WPT) - аналога WPC eCoupled, - разработанной компанией Energy Dynamics Laboratory.

АВТОМОБИЛЬ ТЕСЛЫ

Говоря о беспроводной передаче энергии, конечно же, невозможно не отметить работы Николы Теслы, который был буквально одержим этой идеей. Его чрезвычайно эффектные эксперименты с гигантскими молниями в Колорадо-Спрингс и Лонг-Айленде, где он построил свою знаменитую башню Wardenclyffe, послужили пищей для многочисленных мифов о его достижениях.

Он действительно был одним из пионеров радиосвязи, которая формально является способом передачи энергии без проводов, но успехи его в адресной передаче высоких мощностей, несмотря на внешнюю эффектность, между тем были довольно скромными. С современных позиций это даже не было беспроводной передачей - Тесла собирался использовать высокочастотный ток и ионосферу в качестве волновода.

Одна из самых красивых историй о беспроводной передаче электроэнергии - это электромобиль Николы Теслы. Согласно легенде, летом 1931 года в Буффало (США) Тесла извлек из обычного автомобиля бензиновый двигатель, установил на его место электрический, в ближайшем магазине, торгующем деталями, купил 12 радиоламп, провода и горсть резисторов. Из этого он соорудил коробку с парой торчащих на 7,5 см стержней, которую подсоединил к электродвигателю. Закрепив устройство за сиденьем водителя, Тесла выдвинул стержни и сказал: «Теперь у нас есть энергия!» После этого он в течение недели колесил по Буффало на своем электромобиле, а на вопрос, откуда берется энергия, отвечал: «Из эфира».

Когда же собеседники Теслы выразили недоверие и заподозрили его в мистификации, он уничтожил устройство. История обросла множеством подробностей - известны все физические характеристики коробочки, вплоть до диаметра штырей, однако принципы работы так и остались невыясненными. Правда, скорее всего, это миф, поскольку Тесла был не только прекрасным инженером, но и известным мистификатором.

Наконец, буквально в мае компании Samsung и Qualcomm основали третий альянс Alliance for Wireless Power (A4WP). Представители A4WP пока «отделываются» только громкими, хотя и уклончивыми заявлениями, но авторитет и репутация Samsung и Qualcomm позволяют верить в то, что реализация их технологий не за горами.

С помощью света


Электромагнитная индукция не единственный метод передачи энергии на расстоянии, существуют и другие способы. В 2009 году в конкурсе NASA по беспроводной передаче энергии победила технологическая группа, использовавшая 500-ваттный лазерный луч. КПД передачи на 1 км составлял около 10%. Экономным такой метод не назовешь, и это при том, что у технологии есть целый ряд ограничений, начиная от громоздкости и сложности оборудования и заканчивая тем фактом, что приемник должен находиться в зоне прямой видимости передатчика.

Тем не менее эта технология дает возможность гарантированно передавать энергию на достаточно большие расстояния, причем адресно - от точки до точки. Легко представить ситуации, когда проще не тянуть провода на сотни метров в неблагоприятных условиях, а просто установить передатчик и приемник и отправлять энергию напрямую. Перед этой технологией открываются перспективы в космической области (именно поэтому ею и интересуется NASA).
Варианты передачи энергии - Освобожденное электричество. Питание без проводов- Форум Сириус - Торез
Варианты передачи энергии

А компания PowerBeam уже сегодня готова осуществить беспроводное освещение квартир, зарядку телефонов и крупных бытовых приборов. Их методика основана на инфракрасном лазерном луче, переносящем электроэнергию от передатчика к приемнику. PowerBeam предлагает три варианта решения -передача 100 мВт (наушники, игровые контроллеры, датчики дыма), 2,5 Вт (смартфоны, КПК, нетбуки, беспроводные колонки) и 10 Вт (ноутбуки, LED-телевизоры, цифровые фоторамки). Технология позволяет питать устройства на расстоянии до 30 м. В случае, если на пути луча встанет человек или животное, обратная связь (менее мощный луч от приемника к передатчику) автоматически выключит питание.

По звуку


В июне 2011 года две студентки Пенсильванского университета -Мередит Перри и Нора Дуэк - продемонстрировали на технической конференции D9, проводимой The Wall Street Journal, способ передачи электричества с помощью ультразвука. Пока что результаты не слишком впечатляют: им удалось передать полезную мощность всего в 0,25 Вт на расстояние чуть меньше одного метра. Кроме того, эта энергия «транслируется» не адресно, а широким лучом, и во время презентации авторы указали, что лучшим местом для установки передатчика будет потолок комнаты. Тем не менее этот способ имеет интересные перспективы. Он безопасен для человека и может использоваться в тех случаях, когда другие способы невозможны - например, в жидких проводящих средах, скажем, для питания различных датчиков на дне акватории или имплантатов в человеческом организме.

В данный момент технология уже получила название - uBeam, создана одноименная компания и проводятся исследования, причем некоторые источники (в том числе журнал Forbes и руководство агентства DARPA) считают их многообещающими. Предполагается, что в ближайшее время будет достигнута мощность передачи в 25 Вт.

Микроволны


Применение сверхвысоких частот для передачи электроэнергии - это относительно несложно. Любой обладатель микроволновой печи может (с риском для прибора и пробок) положить в камеру металлический предмет - например, простую стальную вилку - и увидеть, как будут искрить зубцы. Но применять этот эффект можно не только для опасных фокусов, но и на благо всего человечества: в данный момент разрабатывается несколько глобальных проектов, в которых предполагается развертывание в космосе станций, аккумулирующих солнечную энергию и передающих ее на Землю в виде узкого пучка микроволн.

Подобный принцип неоднократно демонстрировался в лаборатории. Известен опыт американского физика Уильяма Брауна, который в 1976 году передал СВЧ-пучком энергию мощностью 30 кВт на расстояние более 1,5 км. В качестве приемника при таком методе применяется так называемая ректенна (rectifying antenna, выпрямляющая антенна), способная преобразовывать энергию улавливаемой волны в электроэнергию (сегодня ректенны используются, например, для радиочастотной идентификации, RFID). Но есть у данного метода недостатки. Например, чтобы передать с орбиты 5 ГВт, придется построить наверху передающую антенну диаметром в 1 км, а на Земле - 10-километровый приемник.

Что же лучше?


Самая реалистичная из всех технологий - электромагнитная индукция. Однако ее широкое распространение пока сдерживается определенными факторами - в частности, небольшими расстояниями (до 4-5 см между катушками передатчика и приемника) и мощностями. Ведутся эксперименты по масштабированию технологии, однако тут уже начинают возникать вопросы безопасности для здоровья.

Технологии передачи электричества с помощью инфракрасного лазера и ультразвука, скорее всего, будут развиваться и наверняка найдут свои узкие ниши - вполне возможно, даже в быту. Орбитальные спутники с огромными солнечными батареями потребуют другого подхода - там уже будет иметь значение возможность прицельной передачи электроэнергии, а значит, в дело вступят СВЧ или лазер. Идеального решения пока не существует, но есть много вариантов, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.
Страниц: 1
Печать
 
  • Что мешает похудеть?
  • Как измерить температуру у малыша?
  • Топ-10 интереснейших веб-камер мира
  • Как компенсировать отсутствие личной жизни?
  • Надежная контрацепция
  • Шелушение кожи на лице

Рекомендуемые темы
Тема Последнее сообщение
Питание ребенка 3-х лет | Дом, Семья, Здоровье Последнее сообщение Четверг, 2 Сен, 2010 г., 08:37
от Stevie
Что убивает желудок ребенка - здорое питание детей | Наше здоровье Последнее сообщение Суббота, 19 Май, 2012 г., 13:09
от Yuliya
Фитнес спортивное питание | Спорт Последнее сообщение Пятница, 1 Сен, 2017 г., 10:14
от Support


Карта форума | iMode | WAP | WAP 2 | RSS
© TRK Sirius LTD, 2017
 беспроводная передача электричества