Совсем недавно компания Apple презентовала первое беспроводное зарядное устройство для гаджетов, чем вызвала неподдельный восторг у пользователей. Многие люди в тот момент посчитали это огромным прорывом в области беспроводной передачи энергии. Но яблочная корпорация не была первопроходцем. Много лет назад подобные изобретения уже показывались публике.
Кто был первопроходцем
В 1893 году прославленный изобретатель Никола Тесла, показал, собравшейся в зале публике, свечение люминесцентных ламп. Самое удивительное было в том, что лампы работали, несмотря на отсутствие проводов. Сейчас подобный фокус может повторить любой школьник, который хоть немного смыслит в физике. Достаточно просто стать с лампой дневного света под высоковольтную линию от 229 кВ и выше. Но на тот момент это было нечто выдающее, сродни чуду. Немного позже Никола повторил такой фокус, но в этот раз беспроводным способом зажглась фосфорная лампа накаливания.
Спустя 2 года, в 1895 году, наш российский изобретатель А.Попов показал работу первого в мире радио. Это устройство тоже работало благодаря беспроводной передаче электроэнергии.
Энергетическое оружие Теслы
Изобретатель Никола Тесла оставил после себя совсем немного информации, относительно технологии передачи электричества по воздуху. Но до нас дошли отрывочные сведения, что ему в этой области удалось получить блестящие результаты.
В 1899 году в Колорадо-Спрингс он показал изумленной публике разные лампы и двигатели, которые работали без проводов. Для проведения эксперимента была возведена высокая башня, на вершине которой была насадка разрядника в виде полусферы. После включения этой установки появились разряды, длина которых достигала 40 км. При этом были слышны разряды грома за 25 км от места проведения эксперимента. Около ствола башни появился огромный светящийся шар, по типу шаровой молнии. Одновременно с этим на расстоянии 40 метров от башни загорелось одновременно 200 лампочек. Публика ликовала, ведь электричество передавалось без проводов.
Показанный опыт очень заинтересовал самого богатого человека Америки Джона Пирпонта Моргана. Он пригласил Николу в Нью-Йорк, чтобы работать над проектом Wardenclyffe, который подразумевал создание Всемирного центра беспроводной передачи электроэнергии.
На острове Лонг-Айленд была построена башня высотой 57 метров, которая уходила в землю на 36 метров. На верхушке башни установили металлический купол диаметром 20 метров и весом 55 тонн. Запуск установки произвели в 1905 году. Журналисты написали об этом событии, «Тесла зажег небо над океаном на тысячи миль».
В 1907 году Никола Тесла написал об опасности своего передатчика энергии. В 1915 году изобретатель заявил, что воздействия электрического тока большой силы могут быть направлены в любую точку Земли с большой точностью. Есть версия, что тунгусские события в 1908 году – это всего лишь неудачное испытание энергетического оружия, которое случайно было создано Теслой.
В 1917 году Никола Тесла заявил, что считает технологию передачи электроэнергии успешной. Изобретатель утверждал, что он может передать электроэнергию на любые расстояния без проводов, при этом потери энергии будут составлять не более 4%.
Никола Тесла мечтал поставить в разных частях Земли вышки, которые смогли бы обеспечивать всех жителей беспроводной электроэнергией. Однако инвестор Джон Пирпонт Морган обрубил эту идею на корню всего одним вопросом: «А куда прикажете поставить счетчик?»
Записей о проведении уникальных экспериментов не сохранилось, и повторить их после смерти Теслы никому не удалось. Слухи ходили разные, кто говорил, что все патенты на изобретения выкупил неизвестный человек. По другим слухам все записи уничтожил сам ученный. Как бы там ни было, но о технологии передачи энергии по воздуху забыли на долгие годы.
Основные способы беспроводной передачи энергии
Беспроводная передача электричества в больших масштабах сейчас кажется чем-то недостижимым. Но, возможно, спустя всего несколько лет эта технология станет реальностью, как в свое время мобильные телефоны и компьютеры.
Сейчас уже известно о шести способах передачи электричества беспроводным методом. Рассмотрим все их.
- Электромагнитная индукция. Энергию можно подавать через магнитное поле, но только на небольшие расстояния.
- Ультразвук. Здесь применяются ультразвуковые волны, при помощи которых можно передавать электроэнергию на расстояние до 10 метров.
- Микроволновое излучение. При этом способе передачи энергии используются микроволны. Потери составляют всего лишь 5%. Но этот способ очень опасный для здоровья людей.
- Электростатическая индукция. Именно такой метод беспроводной передачи электричества на расстоянии был изобретен Николой Теслой. На данном этапе это самый эффективный и перспективный способ передачи энергии, так как речь идет о дальних расстояниях.
- Лазер. Здесь передача электричества осуществляется через лазерный луч.
- Технология электропроводности. Электричество передается через землю.
Все эти методы позволяют передавать электроэнергию на небольшие расстояния. Но есть и еще одна существенная проблема – все существующие сейчас приемники излучения обладают крайне низким КПД. То есть возможности передачи энергии по воздуху весьма ограничены.
За беспроводной передачей энергии будущее
Сейчас многие компании занимаются разработкой и исследованием методов передачи энергии по воздуху. Это приоритетная технология, которая обладает большим потенциалом. Со временем этот метод будет использоваться как в повседневной жизни, так и в военной сфере. В случае успеха можно будет полностью отказаться от проводов и емких аккумуляторов. Все электрические устройства можно будет сделать более компактными.
Да, технология передачи электроэнергии по воздуху вызовет настоящий переворот. На дорогах появится больше электромобилей, так как заряжать их можно будет в любом месте. Не нужно будет беспокоиться о своевременной зарядке мобильных устройств, ведь они будут подзаряжаться практически постоянно. Появится возможность обеспечить электричеством отдалённые районы. На совершенно новый уровень выйдет и медицина.
Начнется использование разных сложных устройств, о которых сейчас можно только мечтать. Заметно ускорится и освоение человеком космоса.
Беспроводная передача электроэнергии позволит без потерь использовать каждый киловатт энергии. Особенно это показательно на примере ветряных электростанций. Нередко такие станции вырабатывают энергию с излишком, а перебросить ее на расстояние нет возможности, так как ресурсов не хватает. Новая технология позволит решить эту проблему.
Разработка компании Emrod
Год назад стало известно, что новозеландская энергетическая компания Powerco решила стать инвестором для компании Emrod. Последняя известна тем, что долгие годы активно занималась технологией беспроводной передачи электроэнергии. Специалисты Emrod добились передачи энергии на десятки километров.
Но здесь расстояние – это не главная цель. Передача энергии по воздуху будет осуществляться по воздуху при помощи приемника и передающей станции. Это позволит обеспечить электричеством отдаленные районы, где проблематично установить высоковольтные линии.
Уже год назад инженеры компании Emrod разработали уникальные прототипы передающей станции и приемника. Испытания лабораторные и полевые уже проведены. Специалисты утверждают, что КПД приемной антенны составляет почти 100%, а передающей станции около 70%. Такого потрясающего результата удалось добиться за счет инновационных радиопоглощающих материалов.
Электроэнергия будут передаваться напрямую между двумя антеннами. Предусмотрена и лазерная система безопасности, которая будет защищать периметр туча. Так защита отключает луч, если в зону действия попадает птица, вертолет или квадрокоптер. Такая система будет работать при любой погоде. Передавать энергию не помешает дождь, снег или сильная запыленность воздуха. Из недостатков – дистанция передачи только в зоне прямой видимости, но это могут быть десятки и сотни километров. Примечательно, что установка и эксплуатация подобных установок не требуют больших капиталовложений. Эта технология позволит значительно снизить стоимость электроэнергии.
А безопасно ли это
Специалисты компании Emrod утверждают, что такая технология передачи электроэнергии по воздуху совершенно безопасна, так как речь идет о неионизирующем излучении. То есть вреда для человека, животных и растительности нет никакого. Для дополнительной безопасности будет установлена система защиты, которая в случае необходимости автоматически отключит устройство.
Еще масштабные проекты
Многие компании заинтересованы как можно скорее запатентовать свой способ передачи энергии по воздуху. Именно поэтому работы ведутся активно, и с энтузиазмом.
Новая фишка от Intel WCT
Компания Intel вместе с Integrated Device Technology (IDT) ведет активную работу над проектом Wireless Charging Technology (WCT). В результате этого должны появиться ноутбуки, которые будут поддерживать беспроводную зарядку гаджетов. Правда, находиться такие устройства должны в непосредственной близости от компьютера.
Беспроводная электросеть в доме
Специалисты компании WiTricity предложили свое интересное решение, создание централизованной сети для беспроводной передачи электроэнергии в каждом доме. Этот метод поможет полностью избавиться от проводов в доме, тянущихся от розеток к электроприборам. Отпадет надобность и в заряжении аккумуляторов на различных гаджетах.
Зарядка электромобилей по воздуху
Компания Qualcomm пошла еще дальше. На протяжении последних несколько лет специалисты ведут работу над созданием беспроводной зарядки не только для смартфонов и планшетов, но и для емких аккумуляторов электромобилей.
Этот проект получил название Qualcomm Halo и он довольно привлекательный для инвесторов. Для зарядки планируется использовать две индукционные катушки. Одну из них необходимо установить в электромобиле, а вторую на дорожном полотне, где будет разметка зарядной площадки.
Перспективу развития этой технологии переоценить трудно. Такая разработка позволит заметно снизить стоимость электрокаров, так как в них будут установлены аккумуляторы меньшей емкости.
Устройства с беспроводной зарядкой
Сегодня на рынке электротехники уже есть ряд приборов, которые работают по технологии беспроводной зарядки. Сюда можно отнести зарядные устройства для смартфонов и электрические зубные щетки. В этих двух случаях используется метод электромагнитной индукции. Известный китайский производитель бытовой техники Haier Group уже более 10 лет, с 2010 года, выпускает беспроводные LCD телевизоры.
Массово начали выпускать и квадрокоптеры, которые заряжаются беспроводным способом. Так небольшой беспилотный аппарат, с такой технологией зарядки, может подниматься на высоту до 15 метров. Помимо этого уже появились и беспилотники, которые могут работать в зоне видимости лазерного луча.
Достоинства и недостатки новой технологии передачи энергии
Как и все другие технические процессы, технология беспроводной передачи энергии имеет достоинства и недостатки.
Да, с точки зрения обычного человека – это весьма интересная технология. Однако если рассмотреть эту идею более рационально, то становится понятно, что до полномасштабного внедрения беспроводной передачи энергии современному человечеству еще очень далеко. Конечно, вполне возможно, что с какой-то оригинальной идеей появится доселе неизвестный изобретатель и тогда все изменится очень быстро.
