Нове - це, як відомо, добре забуте старе. Технологія бездротового електрики в цьому плані може слугувати показовим прикладом. Справа в тому, що ще в кінці XIX століття про це задумався геніальний винахідник Нікола Тесла, причому реалізував свою задумку на практиці. У 1893-му Тесла продемонстрував бездротове освітлення люмінесцентними лампами в проекті для Колумбовской всесвітньої виставки в Чикаго, а через рік показав "фокус" по запалення не приєднаної до проводів лампи розжарювання в своїй лабораторії. Якраз тоді про нього і почали шепотітися, що він уклав угоду з дияволом, але чутки вченого лише веселили. На кошти одного з інвесторів Тесла для досліджень в області бездротової передачі енергії побудував в штаті Флорида (США) величезну вежу Уорденкліф, де робив експерименти з електромагнітним полем. Однак вони, на жаль, були не закінчені через конфлікти зі спонсорами.

У 2006-2008 роках дослідники спеціально створеного консорціуму компаній Wireless Power повторили досліди Тесли і були ошелешені: вдалося запалити лампу розжарювання на відстані більше 1 метра від електромережі! У минулому році консорціум оголосив про розробку нового стандарту для бездротових (!) Зарядних пристроїв, а на виставках показали телевізор, що працює без розетки.

ДВІ ТЕХНОЛОГІЇ бездротової електрики

Говорячи про технології бездротової передачі енергії, варто зробити два застереження. По-перше, мова йде тільки про передачу електрики. Справа в тому, що, наприклад, при ударі києм по більярдній кулі також передається енергія, причому без будь-яких проводів, але тільки кінетична. По-друге, в передачі електроенергії повинен бути практичний сенс. Так, людство вже сотню років успішно передає електрику на відстань за допомогою радіохвиль. Передавач їх випромінює, приймач знову переводить в електрику, і ми слухаємо музику. Але ККД такої передачі мізерно малий - прийнятої по радіо енергії не вистачає навіть для роботи навушників, через це нам доводиться купувати батарейки. Однак застереження ці ми зробили не даремно - принципи роботи схожі і з першим, і з другим прикладом.

АМЕРИКАНСЬКА РОЗРОБКА. Більшість розробок бездротового електрики подібні і розрізняються лише нюансами. Суть полягає в тому, що підключений до джерела живлення передавач, який представляє собою долгоживущий резонатор (котушка, в якій відбувається накопичення енергії коливань за рахунок резонансу з змушує силою), створює усередині себе електромагнітне поле. Щоб утворилося електрична напруга, в межі радіусу поля поміщають ще один резонатор - приймач, налаштований на ту ж частоту, що і резонатор-передавач. Як переносник енергії в даному випадку використовується ближнє магнітне поле, осцилююче з високою частотою в декілька мегагерц. В ході демонстрації дослідники з Массачусетського університету передавали електроенергію, якої вистачало для роботи 60-ватної лампочки, на відстань від 0,6 до 2,1 метра. Досить високий і коефіцієнт корисної дії (ККД) - близько 75%. Таку установку можна використовувати, наприклад, для підзарядки акумуляторів ноутбука, мобільного телефону, плеєра і інших подібних пристроїв. За словами авторів технології, в експериментах вони довели потужність передачі до трьох кіловат, а ККД (при близько розташованих резонаторах) - до 95%.

ЯПОНСЬКИЙ ВАРІАНТ. Японські інженери пішли іншим шляхом - розробили покриття для столів і стін, передає електрику на відстань до 2,5 см. Пластиковий лист-передавач товщиною в 1 мм може "доставляти" до 40 Ватт електроенергії всіх приладів, обладнаним приймачем-спіраллю. Матеріал передавача складається, по-перше, з шару молекул пентацин, поверх якого розміщені мідні спіралі (котушки), здатні "відчувати" близькість сумісного електроприладу, по-друге, шару мікроелектромеханічних перемикачів, які включають і вимикають передачу енергії, і, нарешті, шару мідних котушок для передачі електроенергії за допомогою електромагнітних хвиль. Пристрій з приймачем досить поставити на стіл з передавачем і він буде харчуватися без проводів.

НОВІ КВАРТИРИ БУДУТЬ бездротових

За інформацією "Сегодня", в даний момент роботи над використанням технології бездротової передачі електрики ведуть найбільші виробники комп'ютерів і побутової техніки, кожен з яких планує використовувати одну з вищеописаних технологій. Згідно з прогнозом відомого футуролога компанії Cisco Дейва Еванса, в квартирі майбутнього від "повітряного електрики" будуть харчуватися практично всі предмети, причому всі вони будуть ще і обмінюватися між собою інформацією. Його прогноз підтверджують і в компанії Intel, яка зараз активно працює над власним стандартом для джерел живлення комп'ютерів майбутнього. А консорціум WiTricity, вже розробив свою технологію, в даний момент активно проводить переговори з виробниками меблів про установку Спецмодулі в столи і стіни шаф - перше оголошення про серійному продукті партнера WiTricity очікується до кінця цього року.

У консорціумі вважають, що в нових квартирах в стіни будуть вмонтовані резонатори-передавачі, які і будуть живити енергією всі побутові предмети, що працюють з новою технологією. Так, одна котушка на стелі може забезпечувати енергією всі прилади і пристрої в кімнаті - від телевізора до ноутбука і DVD-програвача. Інша котушка буде працювати тільки зі світильниками, а прилади, що вимагають потужного джерела живлення, будуть оснащуватися окремими приймачами і передавачами.

СХЕМА РОБОТИ WITRICITY

Для всіх електроприладів в будинку знадобиться всього лише одна розетка з підключеним передавачем енергії, а кожен пристрій буде оснащено приймачем

Спеціальний пристрій, підключений до мережі, переводить звичайний змінний струм в високочастотний. Він живить передавальну котушку, що створює осцилююче магнітне поле.

Приймальна котушка в пристрої-споживачі повинна бути налаштована на ту ж частоту.

Резонансна зв'язок між котушками перетворює магнітне поле назад в електричний струм, який живить електроприлади.

Дані: "Популярна наука"

МЕДИЧНИЙ ПИТАННЯ

Ні для кого не секрет, що електромагнітне випромінювання може бути небезпечним, а в деяких випадках - смертельним. Рівень випромінювання кожного окремо приладу для людини безпечний, а ось сукупність електромагнітних полів, що породжуються різними технічними пристроями (від будильника до щогли мобільного зв'язку) може становити небезпеку. Для класифікації навіть ввели спеціальний термін - електросмог.

Природно, коли вчені заявили про те, що в квартирах може використовуватися бездротове електрику, на думку спадає думка: а наскільки це безпечно для людини? Особливо в світлі останніх досліджень, які доводять, що постійне випромінювання навіть звичних хвиль Wi-Fi може негативно позначатися на самопочутті. У компанії WiTricity кажуть, що для передачі енергії використовують електромагнітні хвилі в діапазоні від 300 кГц до 20 МГц, який вважається абсолютно безпечним для здоров'я. Однак варто зазначити, що досліджень на цей рахунок досі ще не провели - питання залишається відкритим.

ПРОГРЕС ЧИ НОВІ ЗАГРОЗИ?

В даний момент, незважаючи на оптимізм розробників, технологія бездротової передачі електрики має занадто багато недоліків. Перш за все це великі втрати при передачі: витрачати на транспортування електрики всього на 2 метри аж 25% ККД - недозволена розкіш. А передача на далекі дистанції технологічно дуже складна.

Однак ніхто з футурологів не сумнівається, що майбутнє - саме за таким підходом. Адже електрику, на відміну від таких джерел енергії як нафта і газ, є екологічно найбільш чистим. До того ж, озираючись на нові досягнення науки на кшталт паливних елементів на водні і теплових електростанцій на основі сонячної енергії, можна сказати, що вона невичерпна. Однак до сих пір її використання було обмежене саме необхідністю джерела живлення в безпосередній близькості від обладнання або транспорту. А можливості акумуляторів, по-перше, сильно обмежені (швидко сідають, займають багато місця і досить важкі), по-друге, їх виробництво з екологічної точки зору є шкідливим.

Природно, технологія передачі електричної енергії на великі відстані всіх цих недоліків позбавлена. Якщо людство її освоїть, можна впевнено говорити про початок нової науково-технічної революції. Це і екологічно чистий транспорт, і вирішення глобальних енергетичних проблем, і постачання електрикою віддалених куточків планети, незаселених саме з цієї причини. Зміниться і весь навколишній світ людини - побут буде роботизована, а небо буде насичено електросамолетамі. Що ще попереду? Багато що. Наприклад, можливість космічних польотів на далекі в космічних масштабах дистанції разом з освоєнням нових планет.

Однак не варто забувати про те, що будь-яким досягненням науки потрібно користуватися обережно. У невмілих руках або руках зловмисників будь благо може стати нещастям. Напевно в майбутньому буде відбуватися безліч нещасних випадків, пов'язаних з необережним поводженням з електрикою, а військові на основі відкритих технологій придумають нові види зброї, ще більше смертельного, ніж зараз.

ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЯ З КОСМОСУ

Питання енергетичної безпеки людства стоїть досить гостро. Запаси вугілля, нафти і навіть урану з торієм скорочуються. Перспективи термоядерної енергетики поки що туманні. Тим часом є прекрасний і абсолютно безкоштовний термоядерний реактор, що розсіює енергію направо і наліво, - Сонце. А що, якщо перенести електростанції в Космос, де Сонце світить цілодобово?

Космічні ПЛАНИ. На початку 2009 року американська корпорація Solaren підписала з каліфорнійської енергетичної компанією контракт про постачання 200 мегават електроенергії космічного виробництва з початку 2016 року. Обіцяють не тільки побудувати електростанцію на геостаціонарній орбіті, але і забезпечувати енергетичні потреби чверті мільйона чоловік. Японці обіцяють піти ще далі - в тому ж році 16 японських компаній, включаючи такого гіганта, як Mitsubishi, підписали угоду про створення до 2030 року своєї космічної електростанції потужністю 1 ГВт. Але виникає проблема - як доставити енергію з Космосу до споживача на Землі.

ЯК У мікрохвильовці. Запланований спосіб доставки енергії на Землю - радіохвилі надвисоких частот (НВЧ) в діапазоні від 2,45 до 5,8 ГГц. Вони майже не поглинаються атмосферою, не відбиваються іоносферою і до того ж ефективно перетворюються в електрику. Виконує це перетворення так звана ректенна (випрямляє антена) - звичайна дипольная антена, розміром в декілька сантиметрів з швидкодіючим діодом. Безліч таких антен збирають в решітку, яка покриває досить велику площу, і з'єднують між собою, щоб підсумувати вироблений в них електричний струм. Кожна приходить електромагнітна хвиля з силою штовхає електрони в диполі, а діод направляє струм, що виникає під впливом НВЧ-випромінювання, в потрібну сторону - виходить пульсуючий постійний струм, причому в нього переходить велика частина енергії випромінювання. Підраховано, що для передачі з геостаціонарної орбіти п'яти гігават потужності доведеться будувати передавач в Космосі діаметром в 1 кілометр (!) І 10-кілометровий приймач на Землі.

Читайте найважливіші та найцікавіші новини в нашому Telegram