categorieën: Interessante feiten, Interessant elektrisch nieuws
Aantal keer bekeken: 45750
Reacties op het artikel: 12
Draadloze krachtoverbrenging: een moeilijke geschiedenis van worden
Uit een lange lijst met fantastische technische ideeën die vandaag zijn gerealiseerd, blijft alleen de droom van draadloze transmissie van elektrische energie onaantastbaar. Gedetailleerde beschrijvingen van energiestralen in sciencefictionromans plagen ingenieurs met hun overduidelijke behoefte en tegelijkertijd met de praktische onmogelijkheid van implementatie. Maar de situatie verandert geleidelijk ten goede.
Vanaf het begin van de ontdekking van elektriciteit was er een probleem met de overdracht ervan aan de eindverbruiker. De ontwikkeling van industriële productie heeft geleid tot een sterke toename van de vraag naar elektriciteit. Draden en polen van elektrische transmissielijnen zijn een integraal onderdeel van landschappen geworden. Maar alleen specialisten weten hoeveel geld en moeite worden besteed aan het in goede staat houden van deze lijnen en hoeveel energie erin verloren gaat.
Fossiele bronnen raken geleidelijk op en problemen met de energievoorziening dringen hard aan op de deur van energie. De moderne menselijke samenleving is het tijdperk van verkenning van de ruimte ingegaan, dus onze opvattingen richten zich op de voor de hand liggende bron van onuitputtelijke energie - de zon. Miljarden jaren lang stoot deze thermonucleaire reactor fantastische hoeveelheden energie uit, waarvan een klein deel voldoende zou zijn voor de mensheid gedurende vele jaren. Maar een "klein" probleem: hoe kan de ontvangen energie worden overgedragen aan de consument op aarde?
Vanaf dit moment begint een serieuze discussie over de mogelijkheden om de mensheid gelukkig te maken met onbeperkte middelen. Tot nu toe zijn er twee manieren om het probleem op te lossen in de lijst met moderne ruimtetechnologietools. Eén is gerelateerd aan laserstraal energieoverdracht om ontvangende terminals te aarden. Ten tweede - met microgolf energieoverdracht.
Laserenergieoverdracht stuit op verschillende fundamentele problemen. De eerste heeft betrekking op de efficiëntie van de primaire omzetting van zonnestraling in coherente laserstraling. En de tweede berust op de efficiëntie van energieoverdracht van ruimte naar aarde. Wat betreft het eerste probleem, er is vooruitgang geboekt: wetenschappers uit Japan rapporteerden de omzetting van zonne-energie in laserstraling met een efficiëntie van 42%. Maar de overdracht van energie naar het oppervlak brengt een aantal taken met zich mee die moeilijk op te lossen zijn.
Demping van een laserstraal waarvan de diameter aan het aardoppervlak honderden meters kan zijn. De intensiteit hangt af van de weersomstandigheden, de nauwkeurigheid van het wijzen naar de ontvangende terminal en zelfs de massa parameters. Vliegende vliegtuigen of zwerm vogels gevangen in een krachtstraal zullen zijn kracht vervormen of verzwakken. Als een dergelijk incident onopgemerkt blijft voor een vliegtuig, dan zullen de vogels aanzienlijk lijden: de stralingsintensiteit nabij het aardoppervlak zal tientallen keren krachtiger zijn dan de middagzon.
De tweede manier van energieoverdracht is microgolfgolven met frequenties van 2,4 tot 5,8 GHz. Hier is er een atmosferisch "venster" waarin de demping van energie minimaal is. Maar het ontvangende deel van de energie is zeer complex en vereist de ontwikkeling van moderne antennecomponenten. Volgens wetenschappers is voor het overbrengen van een vermogen van 5 MW vanaf een hoogte van 36.000 km (geostationaire baan) een zendantenne van 1 km groot en een ontvangstantenne van 10 km breed vereist. Dergelijke voorzieningen in de nabije toekomst voor de mensheid kunnen zich niet veroorloven.
In deze situatie begon de vooruitgang aan de andere kant. De ontwikkeling van moderne communicatie- en mobiele computerapparatuur vereist dat hun batterijen regelmatig worden opgeladen. In principe vormt dit geen specifiek probleem, vooral als u een of twee van dergelijke apparaten hebt. Maar als er tientallen in de familie of op kantoor zijn, dan is het voortdurend zoeken naar oplaadeenheden die compatibel zijn met producten afleidend en vervelend.
Volgens geruchten was het deze omstandigheid die Marina Solyachich, een medewerker van de Universiteit van Massachusetts, ertoe heeft aangezet Het idee van een manier om energie over te dragen zonder kabels. Nadat het signaal van een ontladen mobiele telefoon hem midden in de nacht meerdere keren wakker maakte, besloot hij het probleem serieus aan te pakken laad uw mobiele apparaten draadloos op.
Als gevolg hiervan leek het volledig nieuwe technologie voor het overbrengen van energie van het netwerk naar mobiele apparaten. De methode bestaat uit resonantiekoppeling met behulp van het magnetische veld van de ontvanger en zender. Achter een onbegrijpelijke naam en niet minder obscuur mechanisme (de methode is gepatenteerd en geheim gehouden), is er een methode voor energieoverdracht verborgen zonder geleiders met een efficiëntie van meer dan 40%. De technologie heet «WiTricity».
Het werkingsprincipe van technologie voor energieoverdracht zonder draden "WiTricity"
Draadloze oplader voor WiTricity mobiele telefoon
Volgens de auteurs van de uitvinding is dit geen "pure" resonantie van de verbonden circuits en is dat niet het geval Tesla Transformer, met inductieve koppeling. De straal van energieoverdracht vandaag is iets meer dan twee meter, in de toekomst - tot 5-7 meter.
Soortgelijke technologieën worden koortsachtig ontwikkeld door andere bedrijven: Intel heeft zijn technologie aangetoond WREL met energieoverdrachtsefficiëntie tot 75%. In 2009 demonstreerde Sony de werking van een televisie zonder netwerkverbinding.
Demonstratie van technologie WiTricity:
Intel WREL Wireless Technology Demonstration:
Slechts één omstandigheid is alarmerend: ongeacht de transmissiemethode en technische trucs, moeten de energiedichtheid en veldsterkte in de kamers hoog genoeg zijn om apparaten met een vermogen van enkele tientallen watt van stroom te voorzien.
Volgens de ontwikkelaars zelf is informatie over de biologische effecten op mensen van dergelijke systemen nog niet beschikbaar. Gezien het recente uiterlijk en een andere benadering van de implementatie van apparaten voor energietransmissie, moeten dergelijke onderzoeken nog komen en zullen de resultaten niet snel verschijnen. En we kunnen hun negatieve impact alleen indirect beoordelen. Er zal weer iets uit onze huizen verdwijnen, zoals kakkerlakken.
Zonder te proberen ons te verdiepen in de ingewikkeldheden van energieoverdrachtstechnologieën, kunnen we zeggen dat op het niveau van afstanden tot 10 meter in de nabije toekomst, draadloze apparaten voor energieoverdracht een realiteit zullen worden. U kunt tv kijken, een computer gebruiken en mobiele apparaten opladen zonder u zorgen te maken over de aanwezigheid van snoeren en stopcontacten.
Maar we zijn begonnen met transmissieproblemen, niet van tientallen en honderden watt, maar van meer serieuze vermogens. Helaas vandaag De beste prestatie in deze richting is de piloottransmissie van 30 kilowatt vermogen over een afstand van 2 kilometer (1 mijl). Dit evenement vond plaats in 1975 en sindsdien is er geen serieuze vooruitgang geboekt. Daarom mag men de komende decennia geen doorbraak verwachten op het gebied van draadloze energietransmissie. Science fiction kan tot nu toe slapen.
Zie ook op bgv.electricianexp.com
: