Передача электричества без проводов: новозеландский стартап испытает передачу электричества без проводов на большие расстояния

Содержание

новозеландский стартап испытает передачу электричества без проводов на большие расстояния

Более ста лет назад гениальный изобретатель Никола Тесла доказал, что электричество можно передавать на большие расстояния без проводов. В ходе опытов в Колорадо-Спрингс он зажёг лампочку с помощью электромагнитного поля на удалении свыше трёх километров. Но тогда дальше экспериментов дело не пошло. Зато сегодня эти идеи могут воплотиться в жизнь благодаря новозеландскому стартапу и инвестициям второго по величине в стране поставщика электроэнергии.

Как сообщают источники, новозеландская энергетическая компания Powerco решила инвестировать в проект местного стартапа Emrod. Проект Emrod предусматривает беспроводную передачу энергии между приёмником и передатчиком на расстоянии прямой видимости, а это, на самом деле, могут быть десятки километров.

В то же время дальность передачи для этого проекта — не главное. Беспроводная передача энергии может помочь в случае ремонта сетей или аварий, что позволит потребителю оставаться подключённым даже во время обесточивания линий, а также в местах, где проведение линий электропередачи осложнено, запрещено или невозможно.

Мобильный комплекс для передачи и приёма энергии без проводов (Emrod)

Компания Emrod разработала уникальный прототип приёмника и передающей станции. К октябрю будет готов ещё один прототип. На начальном этапе будут проведены лабораторные испытания, а затем начнутся и полевые. Сначала без проводов планируется передавать ток мощностью до 2 кВт. Затем объёмы передаваемой без проводов энергии будут многократно увеличены. Заявлено, что за счёт новых радиопоглощающих материалов КПД приёмной (выпрямляющей) антенны доведён до 100  %, а КПД передающей системы приближается к 70 %.

Пример размещения установок по беспроводной передаче энергии (Emrod)

Проводные линии передачи электричества также подвержены потерям ― примерно до 15  %. Но в случае ЛЭП добавляются расходы на инфраструктуру ― обслуживание, безопасность, ремонт и другое. Тем самым беспроводная передача энергии с помощью микроволнового излучения в ряде случаев может заменить проводную. За безопасность работы системы будут отвечать лазеры с датчиками пересечения, которые будут автоматически отключать передачу энергии при попадании в зону канала передачи птиц, дронов, вертолётов или чего-то ещё. Но в целом разработчики предполагают создавать достаточно широкие в пространстве каналы передачи, чтобы плотность передаваемой энергии была не выше плотности энергии солнечного излучения в жаркий полдень на экваторе.

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

Электричество без проводов — Энергетика и промышленность России — № 3 (31) март 2003 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 3 (31) март 2003 года

Биография американского изобретателя, серба по происхождению, Николы Теслы достаточно известна, и мы на ней останавливаться не будем. Но сразу уточним: прежде чем продемонстрировать свой уникальный эксперимент, Тесла, сначала в 1892 году в Лондоне, а через год в Филадельфии, в присутствии специалистов продемонстрировал возможность передачи электрической энергии по одному проводу, не используя при этом заземления второго полюса источника энергии. И тогда же у него возникла идея использовать в качестве этого единственного провода. .. Землю!

И в этом же году на съезде ассоциации электрического освещения в Сант-Льюисе он продемонстрировал электрические лампы, горящие без подводящих проводов, и работающий без подключения к электрической сети электромотор. Эту необычную экспозицию он прокомментировал следующим образом:

«Несколько слов об идее, постоянно занимающей мои мысли и касающейся всех нас. Я имею в виду передачу сигналов, а также и энергии на любое расстояние без проводов. Мы уже знаем, что электрические колебания могут передаваться по единственному проводнику. Почему же не воспользоваться для этой цели Землей? Если мы сможем установить период колебаний электрического заряда Земли при его возмущении, связанном с действием противоположно заряженной цепи, это будет фактом чрезвычайной важности, который послужит на благо всего человечества».

Увидя столь эффектную демонстрацию, такие известные олигархи, как Дж. Вестингауз и Дж. П. Морган, вложили в это перспективное дело свыше миллиона долларов, купив у Теслы его патенты (громадные, кстати, по тем временам деньги!). На эти средства в конце 90-х годов XIX века Тесла сооружает в Колорадо-Спрингс свою уникальную лабораторию.

Подробные сведения об экспериментах в лаборатории Теслы изложены в книге его биографа Джона О’Нейла «Электрический Прометей» (в нашей стране ее перевод был опубликован в журнале «Изобретатель и рационализатор» №4-11 за 1979 год). Приведем здесь лишь краткую выдержку из нее, чтобы не ссылаться на более поздние перепечатки:

«В Колорадо-Спрингс Тесла провел первые испытания беспроводной передачи электроэнергии. Он смог питать током, извлекаемым из Земли во время работы гигантского вибратора, 200 электрических лампочек накаливания, расположенных на расстоянии 42 километров от его лаборатории. Мощность каждой составляла 50 ватт, так что суммарный расход энергии составлял 10 кВт, или 13 л.с. Тесла был убежден, что с помощью более мощного вибратора он смог бы зажечь дюжину электрических гирлянд по 200 лампочек в каждой, разбросанных по всему земному шару».

Самого же Теслу настолько вдохновили успехи этих экспериментов, что он заявил в широкой печати, что намерен осветить Всемирную промышленную выставку в Париже, которую предполагалось провести в 1903 году, энергией электростанции, расположенной на Ниагарском водопаде и переданной в Париж без проводов.

Известно по многочисленным фотографиям и описаниям очевидцев и помощников изобретателя, что представлял собой генератор энергии, передаваемой на 42 километра без проводов (правда, это чисто журналистский термин: один провод, в качестве которого выступала Земля, в этой цепи присутствует, и об этом прямо говорят и сам Тесла, и его биограф).

То, что Тесла называл вибратором, было гигантским трансформатором его системы, имевшим первичную обмотку из нескольких витков толстого провода, намотанных на ограде диаметром 25 метров, и размещенную внутри нее многовитковую однослойную вторичную обмотку на цилиндре из диэлектрика. Первичная обмотка вместе с конденсатором, индукционной катушкой и искровым промежутком образовывала колебательный контур-преобразователь частоты.

Над трансформатором, располагавшимся в центре лаборатории, возвышалась деревянная башня высотой 60 метров, увенчанная большим медным шаром. Один конец вторичной обмотки трансформатора соединялся с этим шаром, другой — заземлялся. Все устройство питалось от отдельной динамо-машины мощностью 300 л.с. В нем возбуждались электромагнитные колебания частотой 150 килогерц (длина волны 2000 метров). Рабочее напряжение в высоковольтной цепи составляло 30 000 В, а резонирующий потенциал шара достигал 100 000 000 В, порождая искусственные молнии длиной в десятки метров!

Вот как объясняет работу вибратора Теслы его биограф:

«В сущности, Тесла «накачивал» в Землю и извлекал оттуда поток электронов. Частота накачки составляла 150 кГц. Распространяясь концентрическими кругами все дальше от Колорадо-Спрингс, электрические волны сходились затем в диаметрально противоположной точке Земли. Там вздымались и опадали волны большой амплитуды в унисон с поднятыми в Колорадо. Опадая, такая волна посылала электрическое эхо обратно в Колорадо, где электрический вибратор усиливал волну, и она мчалась обратно.

Если привести всю Землю в состояние электрической вибрации, то в каждой точке ее поверхности мы будем обеспечены энергией. Ее можно будет улавливать из мечущихся между электрическими полюсами волн простыми устройствами наподобие колебательных контуров в радиоприемниках, только заземленными и снабженными небольшими антеннами высотой с сельский коттедж. Эта энергия будет обогревать дома и освещать их с помощью трубчатых ламп Теслы, не требующих проводов. Для электромоторов переменного тока понадобились бы только преобразователи частоты». Сведения об экспериментах Теслы по передаче электроэнергии без проводов вдохновили и других исследователей на работы в этой области. Сообщения об аналогичных экспериментах часто появлялись в печати в начале прошлого века. Стоит привести в связи с этим выдержку из статьи A.M. Горького «Беседы о ремесле», опубликованной в 1930 году:

«В текущем году Маркони передал по воздуху электроток из Генуи в Австралию и зажег там электрические лампы на выставке в Сиднее. Это же было сделано 27 лет тому назад у нас, в России, литератором и ученым М.М. Филипповым, который несколько лет работал над передачей электротока по воздуху и в конце концов зажег из Петербурга люстру в Царском Селе (то есть на расстоянии 27 километров. -В.П.). Тогда на этот факт не было обращено должного внимания, но Филиппова через несколько дней нашли мертвым в своей квартире, а аппараты и бумаги его конфисковала полиция».

Эксперименты Теслы произвели большое впечатление и на другого литератора — Алексея Толстого, бывшего инженером по образованию. А когда Тесла, а затем и Маркони сообщили в печати, что их аппараты принимают странные сигналы внеземного, по-видимому, марсианского происхождения, это вдохновило писателя на написание фантастического романа «Аэлита». В романе марсиане пользуются изобретением Теслы и без проводов передают энергию от расположенных на полюсах Марса электростанций в любую точку планеты. Эта энергия приводит в действие двигатели летающих судов и другие механизмы.

Однако построить свою «мировую систему» для обеспечения электроэнергией населения земного шара без использования проводов Тесле не удалось. Как только в 1900 году он начал возводить на острове Лонг-Айленд под Нью-Йорком научно-исследовательскую лабораторию-городок на 2000 сотрудников и громадную металлическую башню с гигантской медной тарелкой на верхушке, сспохватились и «проводные» электрические олигархи: ведь повсеместное внедрение системы Теслы грозило им разорением. На миллиардера Дж.П. Моргана, финансировавшего строительство, последовал жестокий нажим, в том числе и от подкупленных конкурентами правительственных чиновников.

Начались перебои с поставками оборудования, строительство застопорилось, а когда Морган под этим нажимом прекратил финансирование, и вовсе прекратилось. В начале Первой мировой войны, по наущению тех же конкурентов, правительство США распорядилось взорвать уже готовую башню под надуманным предлогом, что ее могут использовать в целях шпионажа. Ну а затем электротехника пошла привычным путем.

Долгое время никто не мог повторить эксперименты Теслы хотя бы потому, что потребовалось бы создать аналогичную по размерам и мощности установку. Но в том, что Тесле удалось найти способ передачи электрической энергии на расстояние без проводов, более ста лет назад никто не сомневался. Авторитет Теслы, имевшего рейтинг второго после Эдисона изобретателя, во всем мире был достаточно высок, а его вклад в развитие электротехники переменного тока (в пику Эдисону, ратовавшему за постоянный ток) несомненен. При его экспериментах присутствовало много специалистов, не считая прессы, и никто никогда не пытался уличить его в каких-либо фокусах или подтасовке фактов. О высоком авторитете Теслы свидетельствует и название его именем единицы напряженности магнитного поля.

Вот только вывод Теслы о том, что во время эксперимента в Колорадо-Спрингс энергия была передана на расстояние 42 километра с к.п.д., равным около 90%, слишком оптимистичен. Напомним, что общая мощность зажженных на расстоянии ламп составляла 10 кВт, или 13 л.с., в то время как мощность динамо-машины, питавшей вибратор, достигала 300 л.с. То есть можно говорить о к.п.д. всего лишь порядка 4-5%, хотя и эта цифра поразительна.

Физическое обоснование экспериментов Теслы по беспроводной передаче электроэнергии до сих пор волнует многих специалистов. Одним из них было высказано интересное предположение, что своеобразным аккумулятором энергии, возвращавшим в Землю извлеченный из нее заряд, было громадное, сильно ионизированное облако, возникающее вокруг шара на верхушке мачты установки Теслы, с которого во время ее работы били громадные искусственные молнии. Иначе говоря, был создан своеобразный пульсирующий насос, периодически менявший заряд всей Земли (кстати, не такой уж большой). Желающим подсчитать емкость Земли как конденсатора напомним, что емкость шара численно равна его радиусу в сантиметрах, а «сантиметр» емкости условно равен одной пикофараде.

И лишь спустя сто лет после знаменитой демонстрации Теслы появились сведения о первых попытках воспроизвести их на современном оборудовании. Причем пришлось начать сначала — с эксперимента Теслы по передаче электроэнергии по одному проводу. Эксперименты проводились в июле 1990 года в лаборатории Московского энергетического института. В присутствии комиссии из специалистов их проводил инженер С. Авраменко. Источником энергии был модифицированный трансформатор Теслы, к одной из клемм которого подключалась линия длиной около трех метров (опыт был лабораторный). В усложненном варианте опыта линия представляла собой тончайшую вольфрамовую проволоку диаметром 15 микрон и с громадным сопротивлением. Но по ней удалось передать мощность в 1,3 кВт для гирлянды электрических лампочек, а провод при этом оставался холодным, словно он приобрел свойства сверхпроводника.

В более раннем эксперименте 1989 года на опыты Авраменко приехали посмотреть заместитель министра энергетики и начальники главков. Удивлялись и разводили руками точно так же, как и присутствовавшие сто лет назад на демонстрации Теслы в Лондоне тамошние специалисты. Ну а к 1991 году Авраменко увеличил длину линии передачи электроэнергии по одному проводу до 160 метров.

Кстати, характерна в этом отношении история электромобилей, появившихся более ста лет назад и еще тогда по своим параметрам успешно конкурировавших с автомобилями. С современными аккумуляторами они могут успешно соревноваться с ними и сейчас, но автомобильные олигархи делают все, чтобы не выпустить этого, по всем статьям опережающего автомобиль конкурента на мировой рынок.

Прощайте, провода! |

Будущее без проводов становится реальностью. В июне 2007 г. группа ученых под руководством профессора Марина Солячича из Массачусетского института (MIT) провела эксперимент по беспроводной передачи электрической энергии с эффективностью 45%. Ученые обещают: очень скоро для зарядки мобильных телефонов, плееров, ноутбуков и прочих переносных устройств, нуждающихся в постоянной подпитке электроэнергией, не нужно будет никаких проводов.

О том, что хорошо бы было подпитывать всевозможные приборы электроэнергией без путающихся под ногами проводов, ученые задумываются уже очень давно. Как минимум 100 лет. Именно столько времени прошло с того момента, когда данной проблемой заинтересовался гениальный американский ученый и изобретатель Никола Тесла.

ДОРОГА В БУДУЩЕЕ

          Сведений о работах Теслы в сфере беспроводной передачи энергии сохранилось очень мало. По отрывочным сведениям, дошедшим до нас, ему действительно удалось добиться в этой области выдающихся результатов.В 1899 г. в Колорадо-Спрингс он публично продемонстрировал лампы и двигатели, работающие на высокочастотном токе без проводов. Для фантастического эксперимента была построена башня высотой несколько десятков метров, которую венчала “луковка” разрядника – большая медная полусфера. При включении установки возникли искровые разряды длиной до 40 м, сопровождавшиеся громовыми раскатами, которые были слышны за 15 миль. Вокруг башни пылал огромный световой шар. За 25 миль от нее под аплодисменты наблюдателей разом загорелись 200 электрических лампочек. Электрический заряд был передан без всяких проводов!

Опыт в Колорадо-Спрингс весьма сильно впечатлил Джона Пирпонта Моргана, одного из самых богатых людей Америки. По его приглашению Тесла переехал в Нью-Йорк для работы над грандиозным проектом Wardenclyffe – созданием Всемирного центра беспроводной передачи энергии. На Лонг-Айленде строится башня высотой 57 м со стальной шахтой, углубленной в землю на 36 м. Верх башни венчает 55-тонный металлический купол диаметром 20 м. Пробный пуск невиданного сооружения состоялся в 1905 году и произвел потрясающий эффект. Как писали газеты, «Тесла зажег небо над океаном на тысячи миль».

Дальше – больше. Согласно одной из “экзотических” версий, тунгусские события 1908 года были вызваны испытанием энергетического оружия, совершенно случайно созданного Николой Теслой. И действительно, в 1907-1908 гг. Тесла уже писал о разрушительном воздействии своего передатчика энергии. В 1915 г. он прямо заявлял: «Безусловна практическая передача электрической энергии без проводов и производство разрушительного воздействия на расстоянии. Я уже конструировал беспроволочный передатчик, который делает это возможным. Опыты продвинулись так далеко, что воздействия большой разрушительной силы могут быть произведены в любую точку на земном шаре, определенную заранее, с большой точностью».

Очевидно, сам Тесла считал проблему беспроводной передачи энергии решенной. В мае 1917 г., выступая на заседании Американского института инженеров-электриков по случаю получения награды имени Томаса Эдисона, он сказал: «Что касается передачи энергии через пространство, это проект, который я давно считаю абсолютно успешным. Годы назад я мог передавать энергию без проводов на любое расстояние без ограничений, которые накладывались физическими размерами Земли. Эффективность передачи может составлять 96 или 97%, и практически нет потерь, кроме тех, которые неизбежны для работы машины».

Однако как он это делал, остается загадкой. Никаких записей об уникальных экспериментах не сохранялось. После смерти Николы Теслы повторить их не удалось. О передаче энергии без проводов просто забыли на долгие-долгие годы.

 

НОВЫЕ СТАРЫЕ ТЕХНОЛОГИИ.

 

Для профессора Марина Солячича все началось с мобильного телефона, а точнее, с его неисправной батареи, постоянно нуждавшейся в подзарядке. Именно эта надоевшая проблема заставила ученого подумать о способе передачи электроэнергии без проводов. «Раньше просто не было необходимой мотивации, – охотно делится ученый. – Это только в последние годы появилась масса всевозможных портативных устройств, получающих питание от батарей и часто нуждающихся в подзарядке». Тут-то профессору Солячину и пришло в голову, что выходом может стать беспроводная передача электроэнергии.

В принципе идея эта не нова. Однако до сих пор все попытки передать электроэнергию на расстояние, без какого бы то ни было носителя, проваливались из-за низкого КПД. Большая часть передаваемой электроэнергии просто рассеивалась в окружающей среде, до конечного потребителя доходили жалкие крохи. Правда, предпринимались попытки передачи электроэнергии при помощи направленного лазерного луча. Однако в этом случае между источником энергии и приемником не должно было быть никаких физических препятствий, что, понятно, не всегда осуществимо. Профессору Солячичу удалось справиться с проблемой рассеивания электроэнергии. В основе разработанной им технологии WiTricity лежит явление электромагнитного резонанса. По мысли Солячича, для эффективной передачи энергии на расстояние необходимо заставить передатчик и приемник резонировать с одинаковой частотой.

Теоретические выкладки профессора, которые были опубликованы ещё в прошлом году, блестяще реализовали инженеры из Массачусетского технологического института (MIT). В ходе эксперимента, проведенного в июне 2007 г., им удалось заставить светиться 60-ваттную лампу накаливания, находящуюся на расстоянии более 2 м от источника энергии.

Экспериментальное устройство состояло из двух медных катушек диаметром 60 см, передатчика, подключенного к источнику энергии, и приемник с подсоединенной к нему лампой накаливания. Контуры приемника и передатчика были настроены на частоту 10 МГц. В результате воздействия электромагнитного излучения передатчика на приемник в контуре последнего возникал электрический ток, и лампа начинала светиться. Она продолжала гореть, даже когда между катушками находились деревянные или металлические предметы, а также электронные устройства. И хотя потери энергии все еще велики, приемник получает только 40-45% электроэнергии, результаты впечатляют.

Сам Марин Солячич утверждает, что технология не представляет опасности ни для людей, ни для животных. Воздействие такого «зарядника» не влияет на работоспособность кредитных карт, мобильных телефонов и других электронных устройств, чувствительных к электромагнитному полю. Профессор Солячич надеется, что в самом ближайшем будущем технология WiTricity получит самое широкое распространение, а, значит, всевозможные портативные устройства можно будет подзаряжать автоматически, без подключения к сети.

Впрочем, прежде профессору Солячичу и его коллегам из MIT предстоит существенно доработать свое изобретение. Повысить коэффициент эффективности передачи, чтобы большая часть энергии доходила до приемника. Уменьшить размеры прототипа и увеличить расстояние, на которое передается электроэнергия. В ближайшем будущем группа из MIT планирует перевести эксперимент в практическую плоскость – «запитать» от своей системы ноутбук или робот-пылесос.

Впрочем, надо сказать, что профессор Солячич не одинок. Над беспроводной технологией передачи электроэнергии работают и другие изобретатели. Так, Кит Крессин, вице-президент по маркетингу американской компании Powercast, заявил, что устройства, использующие беспроводную передачу энергии, могут появиться уже в следующем году. Разработанная в компании технология передачи энергии по радиоволнам уже прошла сертификацию. В отличие от конкурентных разработок она значительно эффективнее – способна передавать до 70% вырабатываемой энергии (традиционные системы радиопередачи энергии транслируют лишь 10%). К тому же технология позволит многим устройствам обходиться вообще без аккумуляторов, «запитываясь» непосредственно от передатчика.

 

Другая Энергия

        Максимум через 25 лет на Земле закончатся нефть и газ, и человечество столкнется с глобальным энергетическим кризисом. Пути выхода из него до конца неясны. Впрочем, директор Всероссийского научно-исследовательского института электрификации сельского хозяйства, академик РАСХН, доктор технических наук Дмитрий Стребков смотрит в будущее с оптимизмом. По его мнению, спасение придет откуда не ждали. Надо только хорошенько покопаться в архивах, вспомнить, чем же занимались ученые сто лет тому назад, и сделать ставку на… электричество.

(Интервью брала корреспондент журнала “Мир новостей” Наталия Калинина)

            – Дмитрий Семенович, чтобы обеспечить устойчивое развитие в будущем, человечеству необходимы новые энергетические технологии. Какими, по вашему мнению, они будут?

           – Эпоха дешевой энергии закончилась. Новые энергетические технологии не будут использовать ископаемое топливо, будущее – за солнечной энергией. Глобальная энергетическая система, состоящая из трех солнечных электростанций в Австралии, Африке и Северной Америке, сможет в течение миллионов лет круглосуточно обеспечивать электроэнергией, водородным топливом и теплом все районы Земли. Электростанции же, работающие на ископаемом топливе, можно будет смело переводить в разряд резервных. Уже сейчас максимальный КПД солнечных элементов, разрабатываемых в лабораториях, равен 40%, а практический срок их службы составляет 50 лет. Есть, правда, “маленькая” сложность. Для функционирования глобальной солнечной энергосистемы необходимо организовать трансконтинентальные тераваттные потоки электрической энергии к потребителю. Только в этом случае человечество сможет объединить и сконцентрировать свои энергетические ресурсы и технологии для создания достойных условий жизни для каждого конкретного человека, а также для реализации крупных научно-технических проектов на Земле и в космосе.

 

– В июне 2007 г. Ваши коллеги из Массачусетского технологического института (США) апробировали технологию WiTricity, сделавшую передачу энергии без проводов реальностью. Возможно, именно она будет положена в основу глобальной энергетической системы?

 

– Не думаю. Во-первых, у данной системы очень низкий КПД (40-45%). Во-вторых, она просто небезопасна для здоровья человека. Американцы передают электроэнергию на частоте 10 МГц, что “соответствует СВЧ-полям. Вам хочется, чтобы ваша комната превратилась в СВЧ-печь? Пионер беспроводной передачи энергии Никола Тесла, к слову сказать, умел передавать электроэнергию на частоте 1-200 кГц и с гораздо лучшими результатами (потери составляли всего 3-4%). Он вообще был гениальным ученым, предвидевшим направления, в которых будут развиваться электротехника и энергетика на сотни лет вперед. Достаточно сказать, что Никола Тесла удалось получить напряжение в 50 млн вольт простыми аппаратными средствами. Еще в начале XX в. он передавал электрическую энергию на десятки километров, используя в качестве проводящей среды Землю. Именно он изобрел асинхронный электродвигатель, многофазный ток и многое другое. Однако гениальность Теслы сыграла с его современниками дурную шутку. Большинство просто не понимало, что же написано в его трудах. К счастью, наука не стоит на месте. В настоящее время мы практически в полном объеме можем воспроизвести эксперименты Теслы по передаче энергии на большие расстояния с использованием однопроводниковых линий и проводящих сред, развить и усовершенствовать предложенную им резонансную технологию.

 

– И все-таки, согласитесь, есть здесь нечто странное. Патент на аппарат для передачи электроэнергии беспроводным методом был получен Николой Теслой ещё в 1914 г. Даже не понимая принципа его действия, можно было попытаться внедрить его в реальную жизнь?

– Проект Wardenclyffe, в котором Никола Тесла работал до конца своих дней, изначально задумывался как коммерческий. Предполагалось, что в Нью-Йорке будет создан всемирный центр беспроводной передачи энергии. Однако все работы в этом направлении были очень быстро свернуты, когда стало понятно, какую опасность представляют генераторы Теслы. Я даже не говорю об энергетическом оружии, которое он якобы создал, это неподтвержденные слухи. Но во время его экспериментов у людей светились волосы, у лошадей выскакивали искры из-под копыт, в ближайшей электростанции сгорели генераторы. Все потому, что Никола Тесла использовал в качестве однопроводниковой линии Землю. Подобный способ передачи электроэнергии оказался совершенно неприемлем из экологических соображении.

– Реально ли в таком случае создать безопасную технологию беспроводной передачи энергии на большие расстояния с такими же минимальными потерями, как у Николы Теслы?

– Более чем реально, но с использованием других технологий. Так, в нашем институте разработана совершенно безопасная резонансная технология передачи электрической энергии – по подземным электроизолированным однопроводниковым кабельным линиям. По ним можно передавать гигаваттные и тераваттные потоки электрической энергии с потерями на уровне 3-4%. Однопроводниковые резонансные системы открывают возможности для создания сверхдальних кабельных линий электропередачи и в перспективе замены существующих воздушных линий кабельными однопроводниковыми. Тем самым будет решена одна из важнейших проблем электроэнергетики – повышение надежности электроснабжения. Ещё раз хочу подчеркнуть, что все это стало возможным за счет использования старой электротехники, которая неизвестна современному поколению ученых, и забытых изобретений Николы Теслы. Проще говоря, используется другое электричество, которого нет в наших электрических розетках. Это стационарные волны, резонансные режимы, сдвиг фаз между волнами тока и напряжения 90°, законы электростатической индукции (а не электромагнитной индукции), однопроводниковые линии, повышенная частота 1-20 кГц (а не 50 Гц) и т. д.

– Из ваших слов явствует, что Никола Тесла определил развитие электроэнергетики на сотни лет вперед. Каким видится ее будущее современным ученым?

           – Развитие электроэнергетики, на мой взгляд, связано с развитием резонансных волноводных методов передачи электрической энергии. Уже в XXI в. воздушные линии электропередачи будут заменены подземными волноводными системами. Бесконтактный высокочастотный электрический транспорт будет получать электрическую энергию от однопроводниковой резонансной линии, установленной в дорожном покрытии. На сельскохозяйственных плантациях будут работать электрические машины-роботы с активными рабочими органами. Будет создана глобальная солнечная энергетическая система, производящая электроэнергию, водородное топливо и тепло для каждого человека на Земле. Жидкое топливо и газ будут вырабатываться из биомассы энергетических плантаций. Космические корабли будут стартовать с Земли на электрических ракетных двигателях, имея соотношение массы полезного груза к стартовой массе на уровне 80-90% вместо сегодняшних 5%. Резонансные методы будут использоваться для лечения человека и животных, уничтожения сорняков (вместо пестицидов), обеззараживания питьевой воды и отходов, создания новых особо чистых материалов, в первую очередь солнечного кремния. Надеюсь, будут возможными электроснабжение летательных аппаратов в космическом пространстве и передача электрической энергии на мобильные объекты на Земле безопасными беспроводными методами.

Создана технология беспроводной передачи энергии на большие расстояния

Первую в мире функциональную систему беспроводной передачи энергии на большие расстояния разработали в Новой Зеландии. Уже сейчас прототип способен работать в любых погодных условиях, направляя энергию между двумя антеннами, разделенными расстоянием в несколько километров. Полевые испытания технологии, повторяющей эксперименты Николы Теслы, начнутся осенью.

Мечта о беспроводной передаче энергии далеко не нова — еще Никола Тесла когда-то доказал, что можно зажигать лампочки с помощь катушки, находящейся в паре километров от них. Правда, при этом он сжег динамо-машину на местной электростанции и погрузил весь Колорадо-Спрингс во тьму. Тесла мечтал построить повсюду вышки, которые обеспечивали бы всех беспроводной энергией. Но инвестор Джон П. Морган зарубил идею на корню одним вопросом: «А куда прикажете поставить счетчик?»

Прошло 120 лет и вот новозеландская компания Emrod убедила второго по величине поставщика энергии в стране концерн Powerco дать беспроводному электричеству шанс. Powerco поверила в технологию передачи энергии и вложила средства в Emrod, сообщает New Atlas.

Система состоит из передающей антенны, наборов реле и принимающей ректенны (антенны со встроенным выпрямителем, преобразующем микроволновую энергию в электричество). Для передачи используется безопасный радиодиапазон ISM, зарезервированный для промышленных, научных и медицинских целей.

В отличие от мечты Теслы, энергия передается напрямую между двумя антеннами, а лазерная система безопасности, защищающая периметр луча, тут же отключает его, если периметр пересекает птица, дрон или вертолет. Проблем с размещением счетчиков тоже быть не должно.

Система работает при любых погодных условиях — дождь, туман или пыль ей не помеха. Дистанция передачи ограничена только прямой видимостью, то есть в потенциале может быть сотни километров, а установка и эксплуатация не требуют серьезных вложений.

Пока у инженеров Emrod есть только работающий прототип, но к октябрю они планируют завершить создание устройства для инвестора и начать полевые испытания. Первые устройства будут работать с мощностью в несколько киловатт. Прототип способен передавать энергию на несколько километров, но его легко можно масштабировать. «Мы можем использовать точно такую же технологию для передачи в 100 раз больше энергии на много большее расстояние», — пообещал основатель Emrod Грег Кушнир.

Если полевые испытания технологии пройдут успешно, она сможет преобразить энергосети по всему миру. «Мы планируем использовать эту технологию для доставки электричества в отдаленные места или через районы с труднопроходимой местностью. Она также может быть использована для сохранения энергоподачи клиентам в случаях, когда мы проводим техническое обслуживание нашей существующей инфраструктуры», — рассказал о планах инженер по трансформации сети Powerco Николас Вессио.

Беспроводная передача энергии может стать ключевой технологией и для возобновляемой энергетики, которая, как правило, генерирует энергию далеко не там, где она необходима. А мощность существующих энергосетей не позволяет перебрасывать большие объемы такой энергии достаточно далеко от места генерации. Из-за этого, например, Германия, теряет часть оффшорной выработки ветропарков, так как в пиках не может перенаправить ее с севера в южные земли — не хватает ресурсов энергосети.

К середине августа компания Electreon Wireless запустит первый в Израиле участок трассы с возможностью беспроводной подзарядки электротранспорта на ходу. Она же начала работы по аналогичному проекту на шведском острове Готланд.

Передача электроэнергии без проводов.

| Электромонтажные работы. Услуги Электрика. Электросвет. Минск.

Идеи Николы Теслы о передаче электричества без проводов были забыты 100 лет назад. Однако, как выяснил Пол Парсон, новые технологии в конечном счете могут привести к созданию действительно беспроводного дома.
Еще недавно наши рабочие места были наглухо загромождены сплетениями кабелей и проводов, напоминающих лианы в непроходимых джунглях. Затем настало время беспроводных технологий: клавиатур, мышек и других внешних устройств, не нуждающихся в кабелях для подключения к компьютеру.
Появление беспроводных устройств частично разгрузило столы в рабочих помещениях (по крайней мере, они снова заняты бумагами, а не загромождены техникой). Разве не было бы замечательно так же поступить с линиями электропередачи и электропроводкой в доме — получить доступ к электроэнергии без проводов?
Это и было мечтой Николы Теслы (Nikola Tesla), чьи новаторские работы изучил профессор Джим Аль-Халили (Jim Al-Khalili), автор фильма «История электричества», подготовленного для телеканала ВВС4. Более 100 лет назад Тесла, американский инженер-электротехник сербского происхождения, намеревался перебросить электрический луч через континенты. Он полагал, что никто не захочет создавать гигантскую инфраструктуру, чтобы передавать электричество по металлическим проводам. История развития электрических сетей показала ,что он глубоко ошибся.
Тем не менее именно так была задумана катушка Теслы. В те времена публика с понятным опасением относилась к этим приборам. Чтобы доказать их безопасность, Тесла встал прямо напротив своего изобретения безо всякой защиты, в то время как з счет катушки флюоресцентная лампа давала свет. Этот трюк Аль-Халили воспроизводит в своем фильме, хотя там он и надевает защитную кольчугу.
Но те люди, что век назад поддерживали Теслу деньгами, потеряли веру в его успех и лишили его финансирования. Проект был прекращен и заброшен вместе с идеями о беспроводном электричестве. Сегодня интерес к беспроводной передаче электричества возобновился. Речь уже не идет об электрических лучах через всю планету, а всего лишь о снабжении энергией устройств в наших домах.
На первый взгляд, все выглядит не так уж сложно. В конце концов, все знают о существовании мощных электрических разрядов, которые передаются по воздуху, — это молнии. Правда, вряд ли вы бы хотели видеть их в вашей гостиной.
Однако существует способ передавать электроэнергию по воздуху, который не потревожит даже волоса на вашей голове. Он называется электромагнитной индукцией, и вы с ним знакомы, если пользуетесь электрической зубной щеткой. Чтобы избежать коррозии металлических контактов во влажном воздухе ванной, электрические щетки лишены металлических разъемов, проводящих к ним ток во время зарядки. Вместо этого электроток попадает в катушку внутри зарядника и генерирует магнитное поле. Дальнейшая передача происходит благодаря эффекту, открытому ангийским физиком Майк-лом Фарадеем (Michael Faraday) в 1831 году и названому электромагнитной индукцией. Магнитное поле от зарядника порождает такой же ток внутри катушки в самой щетке, и она заряжается.
Магнитная индукция для зарядки уже используется в ковриках, способных без проводов заряжать гаджеты, такие как телефоны или mp3-плейеры. Придя  с работы, вы просто кладете на такой коврик свой телефон, снабженный специальным адаптером, и он будет заряжен, когда вы заберете его позже. Но такой способ очень неэффективен — много энергии пропадает впустую на пути к аккумуляторам вашего гаджета. Для рынка потребительской электроники, на котором востребованы все более экономичные устройтсва, это неприемлимо. Никто не купит, например, экономичный электромобиль, если вся экономия будет сведена на нет неэффективной работой зарядной станции.
В 2007 году эта проблема заставила группу физиков из Массачусетского технологического интитута (MIT) в США создать новый метод беспроводной передачи электроэнергии.  Их технология похожа на индукционную, в которой для передачи электроэнергии используется магнитное поле. Но в ней также применяется физический принцип резонанса, благодаря которому большое количество энергии может передаваться между объектами, колеблющимися на близких частотах.
Простой пример резонанса можно показать, если представить себе ребенка на качелях. Если он раскачивает ногами с той же частотой, с какой качели колеблются, то им передается энергия его движений и размах калебаний увеличивается — качели начинают раскачиваться сильнее. Если он будет сгибать ноги не в такт, амплитуда снизится. Группа из MIT обнаружила, что резонирующие магнитные поля могут обмениваться энергией таким же образом. Используя эту систему, названную «сильно связанным магнитным резонансом», исследователи смоги достичь очень высокой эффективности. Потери электроэнергии иногда были менее 5 %.
«Мы продемонстрировали передачу на 2 м мощности в 60 Вт, — говорит профессор Марин Солячич (Marin Soljacic) из группы разроботчиков. Это сопоставимо с тем, что требуется для зарядки ноутбука, и значительно больше, чем необходимо для сотового телефона». Коммерциализацией разработки занимается созданная в MIT компания WiTricity.
«Показаны конфигурации, благодаря которым можно снабжать энергией комнату площадью 4 м²», — говорит Дэвид Шатц (David Schatz) из WiTricity. Достичь этого удалось путем размещения ретрансляторов магнитного поля за коврами и мебелью.
Шатц полагает, что уже в 2012 году любой желающий сможет купить простой набор, с помощью которого переоборудует свой дом, чтобы превратить его в беспроводной зарядник для мобильных устройств — безо всякой необходимости помещать их на специальный коврик. В скором будщем, считает он, в домах уже при строительстве будут устанавливать всю необходимую инфраструктуру для снабжения бытовых электроприборов энергией.
Между тем немецкая компания Siemens уже тестирует беспроводную систему, которая будет размещаться под полом гаражей и под поверхностью дорог и заряжать электромобили. В ней используются магнитные поля, которые не взаимодействуют с органической материей, и безопасность гарантирована. Воровство энергии — тоже не проблема. Как отмечает Шатц, никто не может заряжать гаджеты вашим электричеством, сидя под вашей дверью, по двум причинам. Во-первых, эффект магнитного резонанса действует лишь на небольшом расстоянии, на дистанции нескольких метров, на которую «достает» электромагнитная катушка. Во-вторых, все ваши устройства должны при подключении пройти процесс идентификации, чтобы подтвердить свои права н получение электроэнергии. Возможно, через несколько лет беспроводное снабжение электричеством получит такое же широкое распространение, как сейчас беспроводной Интернет у нас дома.
«Следующее поколение потребителей не будет даже знать, что такое разъем для зарядника, и им не придется задумываться о том, как зарядить свои устройства», — мечтает Шатц.
И когда это случится, можно будет говорить о том, что беспроводная революция действительно свершилась.

Ульяновец «открыл способ передачи электричества без проводов» — Офтоп на TJ

{«id»:33497,»url»:»https:\/\/tjournal.ru\/flood\/33497-ulyanovec-otkryl-sposob-peredachi-elektrichestva-bez-provodov»,»title»:»\u0423\u043b\u044c\u044f\u043d\u043e\u0432\u0435\u0446 \u00ab\u043e\u0442\u043a\u0440\u044b\u043b \u0441\u043f\u043e\u0441\u043e\u0431 \u043f\u0435\u0440\u0435\u0434\u0430\u0447\u0438 \u044d\u043b\u0435\u043a\u0442\u0440\u0438\u0447\u0435\u0441\u0442\u0432\u0430 \u0431\u0435\u0437 \u043f\u0440\u043e\u0432\u043e\u0434\u043e\u0432\u00bb»,»services»:{«vkontakte»:{«url»:»https:\/\/vk. com\/share.php?url=https:\/\/tjournal.ru\/flood\/33497-ulyanovec-otkryl-sposob-peredachi-elektrichestva-bez-provodov&title=\u0423\u043b\u044c\u044f\u043d\u043e\u0432\u0435\u0446 \u00ab\u043e\u0442\u043a\u0440\u044b\u043b \u0441\u043f\u043e\u0441\u043e\u0431 \u043f\u0435\u0440\u0435\u0434\u0430\u0447\u0438 \u044d\u043b\u0435\u043a\u0442\u0440\u0438\u0447\u0435\u0441\u0442\u0432\u0430 \u0431\u0435\u0437 \u043f\u0440\u043e\u0432\u043e\u0434\u043e\u0432\u00bb»,»short_name»:»VK»,»title»:»\u0412\u041a\u043e\u043d\u0442\u0430\u043a\u0442\u0435″,»width»:600,»height»:450},»facebook»:{«url»:»https:\/\/www.facebook.com\/sharer\/sharer.php?u=https:\/\/tjournal.ru\/flood\/33497-ulyanovec-otkryl-sposob-peredachi-elektrichestva-bez-provodov»,»short_name»:»FB»,»title»:»Facebook»,»width»:600,»height»:450},»twitter»:{«url»:»https:\/\/twitter.com\/intent\/tweet?url=https:\/\/tjournal.ru\/flood\/33497-ulyanovec-otkryl-sposob-peredachi-elektrichestva-bez-provodov&text=\u0423\u043b\u044c\u044f\u043d\u043e\u0432\u0435\u0446 \u00ab\u043e\u0442\u043a\u0440\u044b\u043b \u0441\u043f\u043e\u0441\u043e\u0431 \u043f\u0435\u0440\u0435\u0434\u0430\u0447\u0438 \u044d\u043b\u0435\u043a\u0442\u0440\u0438\u0447\u0435\u0441\u0442\u0432\u0430 \u0431\u0435\u0437 \u043f\u0440\u043e\u0432\u043e\u0434\u043e\u0432\u00bb»,»short_name»:»TW»,»title»:»Twitter»,»width»:600,»height»:450},»telegram»:{«url»:»tg:\/\/msg_url?url=https:\/\/tjournal. ru\/flood\/33497-ulyanovec-otkryl-sposob-peredachi-elektrichestva-bez-provodov&text=\u0423\u043b\u044c\u044f\u043d\u043e\u0432\u0435\u0446 \u00ab\u043e\u0442\u043a\u0440\u044b\u043b \u0441\u043f\u043e\u0441\u043e\u0431 \u043f\u0435\u0440\u0435\u0434\u0430\u0447\u0438 \u044d\u043b\u0435\u043a\u0442\u0440\u0438\u0447\u0435\u0441\u0442\u0432\u0430 \u0431\u0435\u0437 \u043f\u0440\u043e\u0432\u043e\u0434\u043e\u0432\u00bb»,»short_name»:»TG»,»title»:»Telegram»,»width»:600,»height»:450},»odnoklassniki»:{«url»:»http:\/\/connect.ok.ru\/dk?st.cmd=WidgetSharePreview&service=odnoklassniki&st.shareUrl=https:\/\/tjournal.ru\/flood\/33497-ulyanovec-otkryl-sposob-peredachi-elektrichestva-bez-provodov»,»short_name»:»OK»,»title»:»\u041e\u0434\u043d\u043e\u043a\u043b\u0430\u0441\u0441\u043d\u0438\u043a\u0438″,»width»:600,»height»:450},»email»:{«url»:»mailto:?subject=\u0423\u043b\u044c\u044f\u043d\u043e\u0432\u0435\u0446 \u00ab\u043e\u0442\u043a\u0440\u044b\u043b \u0441\u043f\u043e\u0441\u043e\u0431 \u043f\u0435\u0440\u0435\u0434\u0430\u0447\u0438 \u044d\u043b\u0435\u043a\u0442\u0440\u0438\u0447\u0435\u0441\u0442\u0432\u0430 \u0431\u0435\u0437 \u043f\u0440\u043e\u0432\u043e\u0434\u043e\u0432\u00bb&body=https:\/\/tjournal. ru\/flood\/33497-ulyanovec-otkryl-sposob-peredachi-elektrichestva-bez-provodov»,»short_name»:»Email»,»title»:»\u041e\u0442\u043f\u0440\u0430\u0432\u0438\u0442\u044c \u043d\u0430 \u043f\u043e\u0447\u0442\u0443″,»width»:600,»height»:450}},»isFavorited»:false}

15 904

просмотров

Электричество без проводов. Это возможно?

Электричество без проводов. Это возможно?

Способ передачи электроэнергии на высокой частоте

Имя изобретателя: Архипов А.Н.

Имя патентообладателя: Кооператив «Прометей»; Архипов Александр Николаевич

Адрес для переписки:

Дата начала действия патента: 1995.08.01

Изобретение относится к техническим средствам для передачи электроэнергии без проводов и может быть использовано в различных системах электроснабжения и связи.


Электропередача осуществляется с помощью передатчика 1, приемника 2, конденсаторов связи 3 и 4. Обязательным элементом передатчика является колебательная система 5, энергия из которой передается в сферическую фидерную линию, одним проводником которой является вся поверхность земного шара 6, а другим — слой атмосферы 7 с повышенной степенью ионизации. Конденсаторы связи 3 и 4 конструктивно выполнены в виде шаровых облучателей, но возможно использование и других объемных тел с развитыми поверхностями, например диск, икосаэдр, додекаэдр и др.


Использование заявленного решения по сравнению со всеми известными средствами аналогичного назначения обеспечивает следующие преимущества: в линии практически отсутствуют потери, при этом КПД передачи не зависит от времени года, суток, метеоусловий, расстояния; не создается помех средствам обычной радиосвязи; соблюдаются санитарные нормы на облучение при мощностях до сотен тысяч мегаватт в одной точке, т.к. энергия распределяется в линии очень больших размеров; обеспечивается возможность передачи энергии без проводов на любой движущийся объект в пределах земной атмосферы и земных расстояний; упрощается аппаратура, отпадает необходимость в использовании сверхмощных передатчиков, химикатов и т. п.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к техническим средствам для передачи электроэнергии без проводов и может быть использовано в различных системах электроснабжения и связи.

Для оценки новизны и изобретательского уровня заявленного решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения.

Известен способ передачи электромагнитной энергии в целях радиосвязи при помощи катушечной антенны, согласно которому тороидальную катушку располагают в непосредственной близости от поверхности земли параллельно последней, чтобы за счет наведенных при этом в земле радиальных токов усилить излучающее действие тороидальной катушки как эквивалента вертикального вибратора (см. авт. св. N 68890, H 01 G 1/36).

Данный аналог не в состоянии решить поставленную нами задачу, так как передача электроэнергии в нем происходит посредством электромагнитной волны, распространяющейся в свободном пространстве, в природном волноводном канале либо (и в основном) над поверхностью одного естественного проводника, что в любом случае позволяет в точке приема выделить ничтожную часть от всей излучаемой мощности.

Известен способ передачи электроэнергии на высокой частоте, включающий генерирование высокочастотных колебаний и передачу их через согласующие устройства по линии электропередачи к приемнику, использующий для удешевления системы индуктивную связь, средства для реализации которой включают стационарные приемник и передатчик, несколько передвижных приемопередатчиков, линии приема и передачи, в разрывы которых включены усилительные узлы, каждый из которых содержит согласующие блоки и усилители [1].

В данном случае предложено схемное решение, позволяющее осуществить беспроводную передачу электроэнергии в основном в целях связи с подвижными объектами, внутри шахты и вдоль проводной линии.

По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения.

Недостатками прототипа, не позволяющими достичь поставленной нами цели, является то, что проблема надежности такой передачи на значительные расстояния в данном способе не решена, так как радиосвязь осуществляется в непосредственной близости от антенны, отчего потери в пространстве невелики, но велики потери в линии связи — телефонном кабеле, проложенном по длине шахты, что требует наличия вдоль линии усилителей и т. п.

Задачей изобретения является обеспечение возможности надежной передачи электроэнергии без потерь независимо от расстояния и без искусственных проводников.

Сущность заявляемого изобретения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше технического результата.

Согласно изобретению, в способе передачи электроэнергии на высокой частоте, включающем генерирование высокочастотных колебаний и передачу их через согласующие устройства в линию электропередачи и в приемник, в качестве линии электропередачи используют сферическую фидерную линию, центральным проводником которой является вся поверхность земного шара, а наружным проводником — атмосферный слой с повышенной электронной концентрацией, при этом согласующие устройства снабжены конденсаторами связи, выполненными в виде установленных над поверхностью земли облучателей с развитой поверхностью, например сферической.

В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Заявленное техническое решение является новым, так как характеризуется наличием новой совокупности признаков, отсутствующей во всех известных нам объектах техники аналогичного назначения.

Непосредственный технический результат, который может быть получен при реализации заявленной совокупности признаков, заключается в том, что при соответствующей настройке электроэнергия приходит к получателю по объективно существующей сферической фидерной линии независимо ни от каких внешних факторов и практически без потерь.

Данный технический результат не является следствием известных свойств, проявляемых рядом порознь известных из других объектов техники признаков, таких как согласующие устройства, конденсаторы связи, а является свойством только всей заявленной в первом пункте формулы совокупности признаков, в т. ч. таких полностью новых признаков, как использование облучателей для настройки и включения в работу сферической фидерной линии.

Получение упомянутого технического результата обеспечивает появление у объекта изобретения в целом ряде новых полезных свойств, а именно обеспечивается возможность доставки электроэнергии без проводов в любые точки земного шара без потерь и помех существующими средствами радиосвязи.

Указанное позволяет признать заявленное техническое решение соответствующим критерию «изобретательский уровень». Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен график зависимости степени ионизации атмосферы от высоты, на фиг. 2 — схематическое изображение сферической фидерной линии и один из возможных способов ее подключения к приемнику и передатчику через конденсатор связи.

Электропередача осуществляется с помощью передатчика 1, приемника 2, конденсаторов связи 3 и 4. Обязательным элементом передатчика является колебательная система 5, энергия из которой передается в сферическую фидерную линию, одним проводником которой является вся поверхность земного шара 6, а другим — слой атмосферы 7 с повышенной степенью ионизации.

Конденсаторы связи 3 и 4 конструктивно выполнены в виде шаровых облучателей, но возможно использование и других объемных тел с развитыми поверхностями, например диск, икосаэдр, додекаэдр и др.

Способ реализуют следующим образом. Облучатели 3 и 4 поднимают над поверхностью земли на расстояние большее, чем радиус шара, так как на такой высоте соблюдается равенство емкостей: собственная емкость шара, емкость «шар-земля» и емкость «шар — слой атмосферы 7» практически равны и не зависят от расстояния до наружного проводника. Это свойство шара позволяет реализовать связь со сферической линией (подключение к линии), а, следовательно, и передачу энергии по сферической фидерной линии.

Емкость шара постоянна, а поэтому она не может быть использована для согласования сопротивлений, как это часто делается в обычных радиопередатчиках. Для этого может быть использована индуктивная связь с промежуточным контуром. Емкость шара в этом случае является также емкостью контура. Ввиду крайне малого волнового сопротивления сферической фидерной линии связь между контурами будет очень слабой (для наиболее полной передачи колебательной мощности передатчика), а т.к. линия из двух сферических поверхностей размером с планету не поддается точному расчету, то в реальном передатчике должна быть предусмотрена подстройка связи при смене частоты. Такие регулировки в аппаратуре связи — обычное дело. Приемник 2 соединен со сферической фидерной линией связи также посредством облучателя 4 в виде шара. Нагрузка подключается непосредственно к контуру. Коэффициент связи с нагрузкой зависит, как обычно, от данных контура, величины сопротивления нагрузки и линии.

Сферическая фидерная линия связи обладает уникальным свойством ее волновое сопротивление составляет доли ома, с учетом того, что шар, обладая емкостью, практически не является индуктивностью. Такая линия будет передавать энергию практически без потерь. Лучшим случаем будет такой, при котором без нагрузки устанавливается чистая стоячая волна, а с подключенным потребителем — чистая бегущая волна. Это достигается выбором частоты — на всей длине линии должно уложиться целое число полуволн.

На практике качество линии будет зависеть от волнового сопротивления, омических потерь, паразитного излучения и потерь в диэлектрике, но это помешает ей выполнять свою функцию передачи энергии, т. к. хотя ее проводники обладают сравнительно большим удельным сопротивлением, воздух является лучшим диэлектриком, отношение диаметров проводников приближается к единице, а сферическая форма линии определяет безындукционность линии и волновое сопротивление в доли ома. Неоднородность слоев атмосферы для сферической фидерной линии также не имеет практического значения, т.к., во-первых, между облучателем и проводником отсутствует магнитная составляющая, а емкость «шар — слой» не меняется с изменением расстояния до слоя, а во-вторых, связь с использованием этих проводников как волновода — реальность, а требования к поверхности и форме фидерной линии не столь жестки, как для волновода.

Проводимость воздуха увеличивается с высотой и на высоте 6 км поле практически отсутствует, тогда как на высоте 3 км наблюдается наибольшая кривизна этой гиперболической зависимости. Это значит, что при относительно низких частотах условия эффективности облучателя и условия эффективности сферической фидерной линии наименее противоречивы именно в низших слоях атмосферы. При увеличении частоты удельная проводимость слоя будет играть большую роль, так что на практике возможны две линии — ионосферная и «нижняя», выбор которых происходит автоматически, т.к. емкость шара не зависит от высоты. На промежуточных частотах возможны две настройки: при уменьшении связи шар перестает работать как короткий штырь с емкостью на конце и становится емкостью связи сначала с ионосферной, а затем с «нижней» линией, т.к. «нижней» линии меньше, чем у ионосферной. Расчеты контуров связи, омических потерь в линии входных сопротивлений и сопротивлений связи ничем не отличаются от обычных в технике связи расчетов.

Использование заявленного решения по сравнению со всеми известными средствами аналогичного назначения обеспечивает следующие преимущества.

  • В линии практически отсутствуют потери, при этом КПД передачи не зависит от времени года, суток, метеоусловий, расстояния.
  • Не создается помех средствам обычной радиосвязи.
  • Соблюдаются санитарные нормы на облучение при мощностях до сотен тысяч мегаватт в одной точке, т. к. энергия распределяется в линии очень больших размеров.
  • Обеспечивается возможность передачи энергии без проводов на любой движущийся объект в пределах земной атмосферы и земных расстояний.
  • Упрощается аппаратура, отпадает необходимость в использовании сверхмощных передатчиков, химикатов и т.п.

Формула изобретения

Способ передачи электроэнергии на высокой частоте, включающий генерирование высокочастотных колебаний и передачу их через согласующие устройства в линию электропередачи и в приемник, отличающийся тем, что в качестве линии электропередачи используют сферическую фидерную линию, центральным проводником которой является вся поверхность земного шара, а наружным проводником — атмосферный слой с повышенной электронной концентрацией, при этом согласующие устройства снабжены конденсаторами связи, выполненными в виде установленных над поверхностью земли облучателей с развитой поверхностью, например сферической.

NZ для испытания первой в мире коммерческой беспроводной передачи энергии на большие расстояния

Новозеландский стартап разработал метод безопасной беспроводной передачи электроэнергии на большие расстояния без использования медных проводов и работает над его реализацией со вторым по величине дистрибьютором электроэнергии в стране.

Мечта о беспроводной передаче энергии далеко не нова; Всеми любимый гений электрика Никола Тесла однажды доказал, что он может питать лампочки с расстояния более двух миль с помощью 140-футовой катушки Тесла в 1890-х годах — не говоря уже о том, что при этом он сжег динамо-машину на местной электростанции и погрузил весь город Колорадо-Спрингс в затемнение.

Тесла мечтал разместить по всему миру огромные башни, которые могли бы передавать энергию по беспроводной сети в любую точку земного шара, обеспечивая электроэнергией дома, предприятия, промышленность и даже гигантские электрические корабли в океане. Как известно, инвестор Дж. П. Морган убил эту идею одним вопросом: «Где я могу поставить счетчик?»

На это ушло 120 лет, но новозеландская компания Emrod, похоже, наконец убедила крупного дистрибьютора электроэнергии в необходимости перехода на беспроводную связь в коммерческих целях.Powerco, второй по величине дистрибьютор в Новой Зеландии, инвестирует в Emrod, чья технология, похоже, позволяет гораздо более эффективно перераспределять большие объемы электроэнергии между любыми двумя точками, которые могут быть соединены с помощью реле прямой видимости.

«Нам интересно посмотреть, сможет ли технология Emrod дополнить устоявшиеся способы доставки электроэнергии, — сказал менеджер по трансформации сети Powerco Николя Вессио. «Мы планируем использовать это для доставки электричества в отдаленные места или через районы со сложным рельефом.Также есть потенциал, чтобы использовать его, чтобы держать свет для наших клиентов, когда мы проводим техническое обслуживание нашей существующей инфраструктуры ».

Emrod в настоящее время имеет рабочий прототип своего устройства, но будет строить еще один для Powerco, с планами поставки Октябрь, затем проведите несколько месяцев в лабораторных испытаниях, прежде чем перейти к полевым испытаниям. Прототип устройства будет способен выдавать «всего несколько киловатт» энергии, но его можно легко масштабировать. «Мы можем использовать ту же технологию для передачи В 100 раз больше мощности на гораздо больших расстояниях », — сказал основатель Emrod и серийный предприниматель Грег Кушнир.«Беспроводные системы, использующие технологию Emrod, могут передавать любое количество энергии, передаваемой проводными решениями».

В системе используются передающая антенна, ряд реле и приемная выпрямительная антенна (выпрямляющая антенна, способная преобразовывать микроволновую энергию в электрическую). Каждый из этих компонентов выглядит на этих изображениях просто как большие старые квадраты на столбах. Его лучи используют неионизирующий промышленный, научный и медицинский диапазон радиочастотного спектра, включая частоты, обычно используемые в Wi-Fi и Bluetooth.

В отличие от всемирно доступной мечты Теслы о свободной энергии, здесь энергия передается напрямую между определенными точками, без излучения вокруг луча, а «маломощный лазерный защитный занавес» немедленно отключает передачу энергии перед любым объектом, например птицей, дрон, вор или вертолет могут коснуться дальнего света. На этот раз разобраться, где разместить счетчик, не составит труда.

Emrod говорит, что он работает в любых атмосферных условиях, включая дождь, туман и пыль, а расстояние передачи ограничено только прямой видимостью между каждым реле, что дает ему возможность передавать мощность на тысячи километров, что составляет долю от затраты на инфраструктуру, затраты на обслуживание и воздействие на окружающую среду проводного решения.

Действительно, Эмрод рассматривает беспроводную передачу как ключевую технологию, позволяющую использовать возобновляемые источники энергии, которые часто вырабатываются далеко от того места, где это необходимо. Такая система могла бы стать отличным вариантом для доставки продуктов оффшорного и удаленного производства возобновляемой энергии в городские сети без необходимости в гигантских аккумуляторных батареях и т.п.

Грубый снимок временного грузовика с силовой трансмиссией

Emrod

Это также будет полезно при некоторых незапланированных отключениях; грузовик может быть оснащен ректенной, а затем перемещаться в любом месте в зоне видимости реле для создания временного беспроводного подключения к источнику питания.

Компания поддерживала связь с органами управления радиочастотным спектром в Новой Зеландии на протяжении всего процесса разработки с целью соблюдения всех стандартов безопасности, даже когда технология масштабируется вплоть до высоких уровней мощности, процесс, по словам Кушнира, также помог Emrod в разработке. рекомендации для компаний, которые будут использовать эту технологию.

Мы связались с Эмродом, чтобы узнать больше об эффективности, размере, форме и состоянии текущего прототипа, планах на будущее и о том, что на самом деле произойдет, если вы засунете руку в середину балки, и предоставим вам дополнительную информацию, когда мы можем.

Обновление: мы поговорили с основателем Emrod Грегом Кушниром, которому было чем поделиться в нашем интервью.

Источник: Emrod

Введение в беспроводную передачу энергии

Wireless Power Transfer обещает избавить нас от тирании шнуров питания. Эта технология внедряется во все виды устройств и систем. Давайте взглянем!

Проводной путь

Большинство современных жилых и коммерческих зданий получают питание от сети переменного тока.Электростанции вырабатывают электроэнергию переменного тока, которая доставляется в дома и предприятия по высоковольтным линиям электропередачи и понижающим трансформаторам.

Электричество поступает в коробку выключателя, а затем по электрической проводке подается ток на оборудование переменного тока и устройства, которые мы используем каждый день — лампы, кухонные приборы, зарядные устройства и так далее.

Все компоненты стандартизированы и соответствуют электрическим нормам. Любое устройство, рассчитанное на стандартные ток и напряжение, будет работать в любой из миллионов розеток по всей стране.Хотя стандарты различаются в зависимости от страны и континента, в рамках одной электрической системы любое устройство с соответствующим рейтингом будет работать.

Вот шнур, там шнур. . . . Большинство наших электрических устройств имеют шнуры питания переменного тока.

Технология беспроводной связи

Wireless Power Transfer (WPT) позволяет подавать питание через воздушный зазор без использования токоведущих проводов. БПЭ может обеспечивать питание от источника переменного тока совместимым батареям или устройствам без физических разъемов или проводов. WPT может заряжать мобильные телефоны и планшеты, дроны, автомобили и даже транспортное оборудование. Возможно, даже появится возможность беспроводной передачи энергии, собираемой массивами солнечных батарей в космосе.

WPT стал захватывающим достижением в сфере бытовой электроники, заменив проводные зарядные устройства. На выставке Consumer Electronics Show 2017 будет много устройств, предлагающих WPT.

Однако концепция передачи энергии без проводов существует с конца 1890-х годов. Никола Тесла смог зажечь электрические лампочки по беспроводной сети в своей лаборатории в Колорадо-Спрингс, используя электродинамическую индукцию (также известную как резонансная индуктивная связь).

Изображение из патента Теслы на «устройство для передачи электрической энергии», 1907.

Были зажжены три лампочки, помещенные в 60 футов (18 м) от источника питания, и демонстрация была задокументирована. У Теслы были большие планы, и он надеялся, что его башня Ворденклиф на Лонг-Айленде будет передавать электрическую энергию через Атлантический океан по беспроводной сети. Этого не произошло из-за различных трудностей, в том числе финансовых и временных.

WPT использует поля, создаваемые заряженными частицами, для передачи энергии между передатчиками и приемниками через воздушный зазор. Воздушный зазор перекрывается за счет преобразования энергии в форму, которая может перемещаться по воздуху. Энергия преобразуется в колеблющееся поле, передается по воздуху, а затем преобразуется приемником в полезный электрический ток. В зависимости от мощности и расстояния энергия может эффективно передаваться через электрическое поле, магнитное поле или электромагнитные (ЭМ) волны, такие как радиоволны, микроволны или даже свет.

В следующей таблице перечислены различные технологии БПЭ, а также формы передачи мощности.

Технологии Передача энергии Включение передачи питания
Индуктивная муфта Магнитные поля Катушки проволоки
Резонансная индуктивная муфта Магнитные поля Резонансные цепи
Емкостная муфта Электрические поля Электропроводящие соединительные пластины
Магнитодинамическая муфта Магнитные поля Вращающиеся постоянные магниты
СВЧ-излучение Микроволны Фазированные решетки / тарелки
Оптическое излучение Свет / инфракрасный / ультрафиолетовый Лазеры / фотоэлементы

Технологии БПЭ.

Qi Charging, открытый стандарт беспроводной зарядки

В то время как некоторые компании, обещающие WPT, все еще работают над выпуском продуктов, зарядка Qi (произносится как «чи») стандартизирована, и устройства в настоящее время доступны. Консорциум Wireless Power Consortium (WPC), основанный в 2008 году, разработал стандарт Qi для зарядки аккумуляторов. Стандарт поддерживает как индуктивную, так и резонансную технологии зарядки.

При индуктивной зарядке энергия проходит между передатчиком и приемной катушкой на близком расстоянии.Индуктивные системы требуют, чтобы катушки находились в непосредственной близости и выровнены друг с другом; обычно устройства находятся в непосредственном контакте с зарядной площадкой. Резонансная зарядка не требует тщательной юстировки, а зарядные устройства могут обнаруживать и заряжать устройство на расстоянии до 45 мм; Таким образом, резонансные зарядные устройства можно встроить в мебель или установить на стеллаже.

Логотип Qi отображается на пластине беспроводной зарядки Qimini. Изображение любезно предоставлено Tektos.

Наличие логотипа Qi означает, что устройство зарегистрировано и сертифицировано консорциумом Wireless Power Consortium.

Когда впервые была представлена ​​зарядка Qi, она была маломощной, около 5 Вт. Первые смартфоны, использующие зарядку Qi, были представлены в 2011 году. В 2015 году Qi был расширен до 15 Вт, что обеспечивает быструю зарядку.

На следующем рисунке от Texas Instruments показано, что покрывает стандарт Qi.

Изображение любезно предоставлено Kalyan Siddabattula и Texas Instruments (PDF).

Только устройства, перечисленные в базе данных регистрации Qi, гарантируют совместимость с Qi.В настоящее время в списке более 700 продуктов. Важно понимать, что продукты с логотипом Qi были протестированы и сертифицированы; магнитные поля, которые они используют, не вызовут проблем для чувствительных устройств, таких как мобильные телефоны или электронные паспорта. Зарегистрированные устройства гарантированно работают со всеми зарегистрированными зарядными устройствами.

Для получения дополнительной информации о беспроводной зарядке Qi ознакомьтесь с этой статьей, а для ознакомления и технической оценки оценочных плат WPT передатчиков / приемников, совместимых с Qi, щелкните здесь и здесь.

Физика WPT

WPT для потребительских устройств — новая технология, но лежащие в ее основе принципы и компоненты не новы. Уравнения Максвелла по-прежнему действуют везде, где задействованы электричество и магнетизм, а передатчики отправляют энергию приемникам, как и в других формах беспроводной связи. Однако WPT отличается тем, что основная цель — передача самой энергии, а не информации, закодированной в энергии.

Блок-схема передатчика / приемника БПЭ.

Электромагнитные поля, связанные с БПЭ, могут быть довольно сильными, поэтому необходимо учитывать безопасность человека. Воздействие электромагнитного излучения может вызывать беспокойство, а также существует вероятность того, что поля, генерируемые передатчиками БПЭ, могут создавать помехи для носимых или имплантированных медицинских устройств.

Передатчики и приемники встроены в устройства БПЭ, как и батареи, которые необходимо заряжать. Фактическая схема преобразования будет зависеть от используемой технологии.Помимо фактической передачи энергии, система БПЭ должна позволять передатчику и приемнику обмениваться данными. Это гарантирует, что приемник может уведомить зарядное устройство, когда аккумулятор полностью заряжен. Связь также позволяет передатчику обнаруживать и идентифицировать приемник, регулировать количество мощности, передаваемой на нагрузку, и контролировать такие условия, как температура батареи.

Концепция излучения ближнего поля и излучения в дальней зоне актуальна для БПЭ. Методы передачи, количество передаваемой мощности и требования к близости зависят от того, использует ли система излучение ближнего или дальнего поля.

Места, для которых расстояние от антенны намного меньше одной длины волны, находятся в ближнем поле. Энергия в ближнем поле является безызлучательной, а колеблющиеся магнитное и электрическое поля не зависят друг от друга. Емкостная (электрическая) и индуктивная (магнитная) связь могут использоваться для передачи мощности на приемник, расположенный в ближнем поле передатчика.

Места, для которых расстояние от антенны больше, чем примерно две длины волны, находятся в дальней зоне.(Между ближним и дальней полями существует переходная область.) Энергия в дальней зоне имеет форму типичного электромагнитного излучения. Передача мощности в дальней зоне также называется передачей мощности. Примерами передачи в дальней зоне являются системы, в которых используются мощные лазеры или микроволновое излучение для передачи энергии на большие расстояния.

Где работает WPT

Все технологии БПЭ в настоящее время активно исследуются, большая часть которых сосредоточена на максимизации эффективности передачи энергии (PDF) и исследованиях методов магнитно-резонансной связи (PDF). В дополнение к идее войти в комнату, оборудованную для WPT и автоматически заряжать ваши устройства, существуют гораздо более амбициозные проекты.

Электробусы становятся нормой во всем мире; Знаменитые двухэтажные автобусы Лондона планируют использовать беспроводную зарядку, как и автобусные системы в Южной Корее, Юте и Германии.

Используя WiTricity, изобретенный учеными Массачусетского технологического института, электромобили можно заряжать без проводов, и эти автомобили могут заряжать ваши мобильные телефоны без проводов! (Конечно, с помощью зарядки Qi!) Эта беспроводная технология, конечно, удобна, но она также может заряжать автомобили быстрее, чем зарядка от розетки.

Изображение беспроводной платы за парковку, встроенной в парковочное место. Изображение любезно предоставлено Toyota.

Экспериментальная система для беспроводного питания дронов уже продемонстрирована. И, как упоминалось выше, текущие исследования и разработки сосредоточены на перспективах удовлетворения некоторых потребностей Земли в энергии с помощью БПЭ в сочетании с солнечными панелями космического базирования.

WPT работает везде!

Заключение

В то время как мечта Tesla о беспроводной доставке энергии для всех еще далека от реализации, многие устройства и системы прямо сейчас используют ту или иную форму беспроводной передачи энергии.От зубных щеток до мобильных телефонов, от автомобилей до общественного транспорта — существует множество приложений для беспроводной передачи энергии.

Никола Тесла и его работа в области беспроводной энергии и передачи энергии — Contemporary Sci & Innovation

Никола Тесла хотел создать способ подачи энергии без перетяжки проводов. Он почти достиг своей цели, когда его эксперимент привел его к созданию катушки Тесла. Это была первая система, которая могла передавать электричество без проводов. С 1891 по 1898 год он экспериментировал с передачей электроэнергии с помощью радиочастотного резонансного трансформатора катушки Тесла, который вырабатывает переменные токи высокого напряжения и высокой частоты.При этом он мог передавать энергию на короткие расстояния без подключения проводов. Однако катушка Тесла больше не имеет большого практического применения, изобретение Теслы полностью изменило способ понимания и использования электричества. Радиоприемники и телевизоры до сих пор используют вариации катушки Тесла.

В 1901 году Тесла начал работу над большой высоковольтной беспроводной станцией передачи энергии, названной Wardenclyffe Tower. Маломасштабная беспроводная передача энергии в качестве прототипа передатчика для «Всемирной беспроводной системы», которая должна была транслировать информацию и энергию по всему миру, была продемонстрирована инвесторам, и они отказались от этого, и объект так и не был завершен.Хотя Тесла заявил, что его идеи были доказаны, у него была история неудач в подтверждении своих идей экспериментом, но похоже, что у него не было доказательств того, что он когда-либо передавал значимую силу за пределами коротких демонстраций выше. За 110 лет, прошедших после его экспериментов, попытки использовать подобное оборудование не привели к передаче энергии на большие расстояния. Ученые согласились, что его система World Wireless не сработала бы.

Вот видео, объясняющее концепцию беспроводной передачи энергии:

Передача мощности на устройство без проводов.Хотя беспроводная передача электромагнитной энергии в виде аудио-, видео-сигналов и сигналов данных является общей, беспроводная передача электроэнергии является относительно новой. Некоторые устройства уже используют беспроводную передачу энергии без использования металлических контактов. Мощность передается через пластиковые корпуса с помощью магнитной индукции. Ожидается, что с использованием магнитных полей в какой-то момент в будущем электромобили будут заправляться в пределах трех футов от зарядной станции.

«Беспроводная передача энергии» Энциклопедия терминов .Журнал ПК Ziff-Davis. 2014. Проверено 15 декабря, 2014.

.

«Беспроводное электричество? Как работает катушка Тесла ». Живая наука . N.p., n.d. Интернет. 17 февраля 2016 г.

«Беспроводная передача энергии». ПК . N.p., n.d. Интернет. 17 февраля 2016 г.

Новая Зеландия собирается испытать беспроводную передачу энергии на большие расстояния

Известное изображение изобретателя Николы Теслы показывает, как он небрежно сидит на стуле, скрестив ноги, и делает записи, не обращая внимания на обилие искусственных молний, ​​раздирающих воздух на несколько метров.К тому времени Тесла и чистое электричество были похожи на старую супружескую пару.

Эксперименты, проведенные в Колорадо, привели к одному из самых смелых предложений Теслы: обеспечить мир без проводов. Он попал в заголовки газет с планами создания «мировой беспроводной системы» и получил финансирование от JP Morgan на строительство первой из нескольких огромных опор передачи.

Но мечта Теслы о беспроводной энергии вскоре умерла. JP Morgan отменил дополнительное финансирование. Башню снесли. Позже ученые скептически относились к планам Теслы (которые были немного расплывчатыми) сработали бы.

Между тем коллега Теслы Гульельмо Маркони преследовал параллельную мечту с гораздо большим успехом: беспроводная передача информации на радиоволнах. Сегодняшний мир, конечно, наводнен беспроводной информацией.

Теперь, если новозеландский стартап Emrod добьется своего, мечты Теслы и Маркони могут объединиться. Компания создает систему для беспроводной передачи энергии на большие расстояния. Ранее в этом месяце Emrod получил финансирование от Powerco, второй по величине коммунальной компании Новой Зеландии, для проведения испытаний своей системы на коммерческой электростанции, подключенной к сети.

Компания надеется доставлять энергию в общины, удаленные от сети, или передавать энергию из удаленных возобновляемых источников, таких как морские ветряные электростанции.

Как это работает

Система состоит из четырех компонентов: источника питания, передающей антенны, нескольких (или более) передающих реле и ректенны.

Во-первых, передающая антенна преобразует электричество в микроволновую энергию — электромагнитную волну, похожую на радиоволны Маркони, только немного более энергичные — и фокусирует ее в цилиндрический луч. СВЧ-луч проходит через серию реле, пока не попадает в ректенну, которая преобразует его обратно в электричество.

Помня о безопасности, Emrod использует энергию в промышленном, научном и медицинском (ISM) диапазоне, сохраняя при этом низкую плотность мощности. «Дело не только в том, сколько энергии вы передаете, а в том, сколько энергии вы передаете на квадратный метр», — сказал основатель Emrod Грег Кушнир New Atlas . «Уровни плотности, которые мы используем, относительно низкие. На данный момент это примерно эквивалентно стоять на улице в полдень на солнце, около 1 кВт на квадратный метр.”

Но если он работает, как задумано, луч никогда не будет контактировать ни с чем, кроме пустого воздуха. Система использует сеть лазеров, окружающих луч, для обнаружения препятствий, таких как птица или человек, и автоматически отключает передачу до тех пор, пока препятствие не переместится.

Технология передачи энергии с помощью микроволновой энергии существует уже несколько десятилетий. Но чтобы сделать его коммерчески жизнеспособным, необходимо минимизировать потери энергии. Кушнир сказал, что метаматериалы, разработанные в последние годы, создают разницу.

Компания использует метаматериалы для более эффективного преобразования микроволнового луча обратно в электричество. Реле, которые похожи на «линзы», расширяющие луч за пределы прямой видимости путем его перефокусировки, практически без потерь. По словам Кушнира, большая часть потерь происходит на другом конце, где электричество преобразуется в микроволновую энергию. В целом, он сказал, что эффективность системы составляет около 70%, что недостаточно для медных проводов, но в некоторых областях экономически целесообразно. И это те области, к которым компания стремится.

«… мы не предвидим в ближайшем будущем ситуации, когда можно было бы сказать, что все медные провода можно заменить беспроводными», — сказал Кушнир. «По сути, он будет иметь более низкий уровень эффективности. Речь идет не о замене всей инфраструктуры, а о ее расширении там, где это имеет смысл ».

Тест в реальном мире

Прототип компании в настоящее время может передавать несколько ватт энергии на расстояние около 130 футов. В рамках проекта Powerco они работают над более крупной версией, способной излучать несколько киловатт.План состоит в том, чтобы доставить новую систему Powerco в октябре, протестировать ее в лаборатории в течение нескольких месяцев, а затем, если все пойдет по плану, опробовать ее в полевых условиях. Испытания будут направлены на проверку того, сколько мощности система может передать на какое расстояние.

Хотя текущая модель скромна, Кушнир говорит, что ее следует масштабировать.

«Мы можем использовать ту же самую технологию для передачи в 100 раз больше энергии на гораздо большие расстояния», — сказал он в пресс-релизе. «Беспроводные системы, использующие технологию Emrod, могут передавать любое количество энергии, передаваемой проводными решениями.”

Рэй Симпкин, главный научный сотрудник Emrod, сообщил IEEE Spectrum , что компания также изучает возможность передачи энергии через 30 километров воды от материковой части Новой Зеландии до острова Стюарт. Он сказал, что система может стоить всего 60 процентов подводного кабеля.

В конечном счете, технология может помочь обеспечить электроэнергией сельские районы или передавать энергию от прибрежных ветряных электростанций, и в обоих случаях строительство физической инфраструктуры для подключения к сети или ее питания обходится дорого.В других случаях, например, в национальных парках, режим беспроводной передачи может иметь меньшее воздействие на окружающую среду и требовать меньшего обслуживания. Или его можно использовать для обеспечения электроэнергией после стихийных бедствий, в результате которых была повреждена физическая инфраструктура.

Это не «всемирная беспроводная система» Теслы, но она может превратить беспроводную связь на большие расстояния в коммерческую реальность в недалеком будущем.

Источник изображения: Killian Eon / Pexels

IE Вопросы: Почему у нас нет беспроводного электричества?

Почему у нас нет беспроводной связи?

Этот вопрос приходит от многих членов нашей аудитории: было бы здорово, если бы мы могли покончить с обширной сетью проводов, больших и малых, которые соединяют электронные устройства, управляющие нашим миром, с электростанциями, вырабатывающими электричество?

На самом деле у нас есть беспроводное электричество. Но это ограничено. На данный момент, по крайней мере, это коммерчески выгодно только на коротких расстояниях (например, от миллиметров до метров). Прежде чем мы перейдем к этому, давайте вернемся на более чем сто лет назад, к человеку, мечтающему о беспроводной передаче электроэнергии по всему миру: Николе Тесла.

Существует длинный список технологий, приписываемых Тесле и его исследованиям: радио, рентгеновские лучи, дистанционное управление, электродвигатели и многие другие. Но одна из его самых больших амбиций так и не была реализована: передавать электричество по всему миру без проводов.

Его первые эксперименты были связаны с передачей электричества через радиоволны. Но эти эксперименты могли передавать энергию только на короткое расстояние. Тогда у Теслы возникла идея: будет ли связь сильнее, если он пройдет сквозь землю, а не в воздух?

Вот его основная теория: отправить электричество глубоко в землю и использовать Землю как гигантский проводник. Электричество могло беспрепятственно перемещаться на сотни миль, и любой, у кого есть приемник, мог получить к нему доступ, предположил Тесла.

«Электроэнергия может передаваться и никогда не будет передаваться без проводов для всех коммерческих целей, таких как освещение домов и управление самолетами. Я обнаружил основные принципы, и осталось только разработать их коммерчески. Когда это будет сделано, вы сможете отправиться в любую точку мира — на вершину горы с видом на вашу ферму, в Арктику или в пустыню — и установить небольшое оборудование, которое даст вам тепло для приготовления пищи и свет читать.Это оборудование будет перевозиться в рюкзаке, не таком большом, как обычный чемодан. В ближайшие годы беспроводное освещение будет таким же обычным явлением на фермах, как обычное электрическое освещение в наших городах ». (Никола Тесла, Американский журнал, апрель 1921 г.)

Тесла перенес свои эксперименты в Колорадо-Спрингс, штат Колорадо, в 1899 году. Согласно лабораторным записям Теслы, ему удалось отправить электричество из своей лаборатории в лампочки, расположенные на земле на расстоянии сотен футов.

Но Tesla хотела большего.Он начал строить Башню Варденклиф в 1901 году на Лонг-Айленде. Wardenclyffe должен был стать центром множества экспериментов по передаче беспроводных радио- и телеграфных сигналов — и отправке беспроводного электричества. Тесла планировал, что 17-этажная башня будет отправлять электричество от угольного генератора в землю через 300 футов металлических стержней, по которым ток будет распространяться на сотни миль.

По сей день никто не уверен, что план Теслы сработал бы, сказал Марк Зайфер, автор книги «Волшебник: жизнь и времена Николы Теслы».Деловой партнер Tesla, Дж. П. Морган, отказался от проекта Wardenclyffe. В конце концов, Tesla обанкротилась, а Варденклифф был снесен в 1917 году. Его идея использовать землю для передачи электричества на большие расстояния не была полностью проверена, и инженеры-электрики скептически относятся к ее результатам, добавил Сейфер.

Но исследования Теслы повлияли на то, как сегодня мы отправляем электричество без проводов

Со времен Tesla мы знали, что можно передавать электричество по беспроводной сети с помощью магнитной индукции. Или, если быть точным, использовать магнитное поле для генерации электрического тока. Вы уже используете этот тип зарядки, если у вас есть электрическая зубная щетка.

И мечта Tesla о всемирной беспроводной энергии все еще жива. Японское космическое агентство разрабатывает солнечный спутник, который будет передавать энергию обратно на Землю с помощью микроволн. Их цель по завершению строительства первой солнечной электростанции на орбите? 2031 год — как раз к 175-летнему юбилею Tesla.

Работает ли беспроводная передача энергии?

Бусакорн ПонгпарнитGetty Images

  • В Новой Зеландии правительство спонсирует работу и тестирование стартапа беспроводной электросети.
  • Система включает в себя микроволновые пучки определенной формы, которые проходят через реле, например повторители.
  • Никола Тесла провел первые эксперименты с авиацией 12 лет назад, но медная проволока заменила все остальное.

    Энергетический стартап по имени Emrod заявляет, что приносит беспроводное электричество в Новую Зеландию, спустя более века после того, как Никола Тесла впервые продемонстрировал, что это возможно. Как и для самого высокопроизводительного спутникового интернет-соединения, каналу Emrod требуется только прямая видимость.

    В своем заявлении основатель Emrod Грег Кушнир говорит, что он был мотивирован особым набором навыков Новой Зеландии, а ля Лиам Нисон из Taken .

    «У нас есть много чистой гидроэнергии, солнечной и ветровой энергии, доступной по всему миру, но есть дорогостоящие проблемы, связанные с доставкой этой энергии с использованием традиционных методов, например, с помощью морских ветряных электростанций или пролива Кука здесь, в Новой Зеландии. требуются подводные кабели, установка и обслуживание которых дороги.”

    🔬 Наука все объясняет. Найди свои ответы.

    Устраняя необходимость в длинных участках традиционной медной проводки, по словам Эмрода, он может подавать электроэнергию в более труднопроходимую местность и места, которые просто не могут позволить себе определенный уровень физической инфраструктуры. Это также может иметь последствия для окружающей среды, поскольку во многих местах, которые находятся вне сети, используются, например, дизельные генераторы.

    Прямо сейчас Эмрод проводит испытания на «крошечном» большом расстоянии, передавая «несколько ватт» туда и обратно на расстояние около 130 футов, сообщает Кушнир New Atlas .Прямая видимость важна, потому что технология полагается на четкий, ограниченный луч от одной точки к другой.

    «Энергия передается через электромагнитные волны на большие расстояния с использованием запатентованной Emrod формы луча, метаматериалов и технологии ректенн», — объясняет Эмрод.


    Дополнительный кредит

    ❏ Узнайте, как работает беспроводная зарядка.

    ❏ Узнайте, как построить зарядную станцию ​​в мастерской.

    ❏ Подробнее о Pop Mech — это чертовски крутые научные и технические особенности.


    «Ректенна» превращает магнитные волны в электричество. Квадратный элемент, установленный на шесте, действует как точка прохождения, которая поддерживает лучи электричества, а более широкая площадь поверхности, так сказать, улавливает всю волну. Луч окружен лазерным забором с низким энергопотреблением, поэтому он не убивает пролетающих мимо птиц или легковые автомобили. По словам Эмрода, если когда-либо произойдет сбой, он может отключить ректенну, установленную на грузовике, чтобы восполнить недостающие опоры реле.

    Как правило, подобная технология кажется неправдоподобной из-за таких проблем, как потеря верности сигнала при передаче по воздуху, а затем с помощью ряда технологий-посредников.Но технология реле Эмрода, которая, как говорится, «перефокусирует луч», не использует никакой мощности и почти не теряет.

    Кушнир рассказывает New Atlas :

    «Эффективность всех разработанных нами компонентов довольно высока, близка к 100 процентам. Большая часть потерь приходится на передающую сторону. В качестве передающей стороны мы используем твердотельные элементы, и это, по сути, те же электронные элементы, которые вы можете найти в любой радарной системе или даже в своей домашней микроволновой печи. В настоящее время они ограничены примерно 70-процентной эффективностью.Но в этом направлении идет большая разработка, в основном за счет коммуникаций, 5G и так далее ».

    Проекту оказывают помощь электроэнергетические компании Новой Зеландии и правительство.

    «Прототип получил некоторое государственное финансирование и был спроектирован и построен в Окленде в сотрудничестве с Callaghan Innovation», — сообщает Эмрод на своем сайте, имея в виду «агентство по инновациям» правительства Новой Зеландии. «Он был номинирован на премию Королевского общества, и вторая по величине распределительная компания Новой Зеландии, Powerco, будет первой, кто протестирует технологию Emrod.«

    Кушнир говорит, что расстояние и мощность нагрузки сначала будут довольно низкими — отправка нескольких киловатт на более короткие расстояния в пределах Новой Зеландии. Но, по его словам, гипотетический предел расстояния и мощности будет увеличиваться до почти непостижимых величин. Все, что нужно сделать Эмроду, — это сделать ректенны побольше.

    Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на пианино.io

    Все о беспроводном электричестве

    Беспроводное электричество — это буквально передача электроэнергии без проводов. Люди часто сравнивают беспроводную передачу электроэнергии с беспроводной передачей информации, например, по радио, сотовым телефонам или Wi-Fi. Основное различие заключается в том, что при радио- или микроволновых передачах технология фокусируется на восстановлении только информации, а не всей энергии, которую вы изначально передали.При работе с транспортом энергии вы хотите быть максимально эффективными, близкими или на 100 процентов.

    Беспроводное электричество — относительно новая область технологий, но она быстро развивается. Возможно, вы уже используете эту технологию, не зная об этом, например, беспроводную электрическую зубную щетку, которая заряжается в подставке, или новые зарядные устройства, которые вы можете использовать для зарядки своего мобильного телефона. Однако оба этих примера, хотя технически беспроводные устройства не предполагают значительного расстояния, зубная щетка находится в зарядной подставке, а сотовый телефон лежит на зарядной площадке.Разработка методов эффективной и безопасной передачи энергии на расстояние была сложной задачей.

    Как работает беспроводное электричество

    Есть два важных термина, объясняющих, как работает беспроводное электричество, например, в электрической зубной щетке: «индуктивная связь» и «электромагнетизм». По данным консорциума Wireless Power Consortium, «Беспроводная зарядка, также известная как индуктивная зарядка, основана на нескольких простых принципах. Для этой технологии требуются две катушки: передатчик и приемник.Переменный ток пропускается через катушку передатчика, создавая магнитное поле. Это, в свою очередь, вызывает напряжение в приемной катушке; его можно использовать для питания мобильного устройства или зарядки аккумулятора «.

    Чтобы объяснить далее, всякий раз, когда вы пропускаете электрический ток через провод, возникает естественное явление: вокруг провода создается круговое магнитное поле. И если вы закрутите / скрутите этот провод, магнитное поле этого провода станет сильнее. Если вы возьмете вторую катушку с проволокой, через которую не проходит электрический ток, и поместите эту катушку в магнитное поле первой катушки, электрический ток из первой катушки пройдет через магнитное поле и начнет проходить через магнитное поле. вторая катушка, это индуктивная связь.

    В электрической зубной щетке зарядное устройство подключено к сетевой розетке, которая посылает электрический ток на спиральный провод внутри зарядного устройства, создавая магнитное поле. Внутри зубной щетки есть вторая катушка, когда вы помещаете зубную щетку в ее подставку для зарядки, электрический ток проходит через магнитное поле и посылает электричество на катушку внутри зубной щетки, эта катушка подключается к аккумулятору, который заряжается. .

    История

    Беспроводная передача электроэнергии в качестве альтернативы распределению мощности по линиям электропередачи (наша нынешняя система распределения электроэнергии) была впервые предложена и продемонстрирована Никола Тесла.В 1899 году Тесла продемонстрировал беспроводную передачу энергии, запитав поле люминесцентных ламп, расположенных в двадцати пяти милях от источника питания, без использования проводов. Каким бы впечатляющим и дальновидным ни был труд Теслы, в то время на самом деле было дешевле построить медные линии электропередачи, чем строить генераторы того типа, который требовался для экспериментов Теслы. У Tesla закончилось финансирование на исследования, и в то время невозможно было разработать практичный и экономичный метод беспроводного распределения энергии.

    WiTricity Corporation

    В то время как Тесла был первым, кто продемонстрировал практические возможности беспроводной энергии в 1899 году, сегодня коммерчески доступно немного больше, чем электрические зубные щетки и зарядные коврики, и в обеих технологиях зубная щетка, телефон и другие небольшие устройства должны быть чрезвычайно мощными. рядом с их зарядными устройствами.

    Однако группа исследователей Массачусетского технологического института во главе с Марином Солячичем изобрела в 2005 году метод беспроводной передачи энергии для домашнего использования, который можно использовать на гораздо больших расстояниях.WiTricity Corp. была основана в 2007 году с целью коммерциализации новой технологии беспроводной связи.

    .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *