Беспроводное электричество: прорыв в энергетике будущего

Как работает беспроводная передача энергии. Какие технологии используются для беспроводного электричества. Каковы перспективы развития беспроводной энергетики. Когда беспроводное электричество станет реальностью повседневной жизни.

История идеи беспроводной передачи энергии

Идея беспроводной передачи электричества не нова — еще в конце XIX века ее продвигал знаменитый изобретатель Никола Тесла. В 1891 году он создал устройство, способное передавать электроэнергию без проводов на небольшие расстояния — знаменитую «катушку Тесла».

Тесла мечтал о глобальной системе беспроводной передачи энергии по всему миру. Для этого он начал строительство гигантской башни Ворденклиф на Лонг-Айленде. Однако проект не был завершен из-за финансовых трудностей.

Идеи Теслы на долгое время были забыты, но в XXI веке интерес к беспроводной передаче энергии вновь возродился благодаря развитию технологий.

Современные технологии беспроводной передачи энергии

Сегодня разрабатывается несколько перспективных методов беспроводной передачи электричества:

• Электромагнитная индукция — используется в современных беспроводных зарядных устройствах для смартфонов
• Микроволновое излучение — позволяет передавать энергию на большие расстояния
• Лазерное излучение — обеспечивает узконаправленную передачу энергии
• Акустические волны — передача энергии с помощью звуковых волн

Наиболее перспективным считается метод передачи энергии с помощью направленных микроволн или лазерного луча. Это позволяет передавать большие объемы энергии на значительные расстояния.

Преимущества беспроводной передачи энергии

Развитие технологий беспроводного электричества открывает целый ряд преимуществ:

• Отсутствие необходимости в проводах и кабелях
• Возможность передачи энергии в труднодоступные места
• Мобильность и гибкость энергосистем
• Снижение потерь при передаче энергии
• Возможность создания глобальных энергосетей

Это может произвести революцию во многих сферах — от бытовой электроники до энергетики и транспорта.

Ключевые направления развития беспроводной энергетики

Сегодня беспроводные технологии передачи энергии активно развиваются в нескольких ключевых направлениях:

1. Беспроводная зарядка гаджетов

Уже сегодня многие смартфоны поддерживают беспроводную зарядку. В будущем эта технология станет стандартом для всей портативной электроники.

2. Беспроводная передача энергии в транспорте

Ведутся разработки систем подзарядки электромобилей во время движения с помощью полос беспроводной передачи энергии, встроенных в дорожное полотно.

3. Передача энергии с орбиты

Рассматриваются проекты размещения на орбите Земли солнечных электростанций, передающих энергию на поверхность планеты в виде микроволнового излучения.

4. Беспроводные энергосети

Создание глобальных энергосетей, позволяющих передавать электроэнергию на большие расстояния без проводов с минимальными потерями.

Перспективные проекты в сфере беспроводной энергетики

Ряд компаний и организаций активно работают над технологиями беспроводной передачи энергии:

Проект Emrod

Новозеландский стартап Emrod разрабатывает систему беспроводной передачи энергии на большие расстояния с помощью направленных электромагнитных волн. Компания уже провела успешные испытания прототипа.

Технология WiTricity

Американская компания WiTricity создала технологию магнитного резонанса для беспроводной зарядки электромобилей. Ее разработки уже используются рядом автопроизводителей.

Проект SBER NASA

NASA ведет исследования в области передачи солнечной энергии с орбиты на Землю в рамках проекта Space-Based Solar Power.

Разработки Caltech

Калифорнийский технологический институт получил грант в $100 млн на разработку технологий для орбитальных солнечных электростанций.

Проблемы и ограничения беспроводной передачи энергии

Несмотря на большие перспективы, у беспроводных технологий передачи энергии есть ряд проблем, которые предстоит решить:

• Низкий КПД передачи энергии на большие расстояния
• Вопросы безопасности при использовании мощных электромагнитных излучений
• Высокая стоимость оборудования
• Необходимость создания инфраструктуры
• Законодательные ограничения на использование беспроводных технологий

По мере развития технологий эти проблемы постепенно решаются, открывая дорогу широкому внедрению беспроводного электричества.

Когда беспроводное электричество станет реальностью?

Беспроводная передача энергии уже становится реальностью в некоторых сферах — например, в зарядке мобильных устройств. Однако до создания глобальных беспроводных энергосетей пока далеко.

По прогнозам экспертов, массовое внедрение технологий беспроводной передачи энергии может начаться в 2030-2040 годах. К этому времени ожидается решение основных технических проблем и снижение стоимости оборудования.

Первыми сферами широкого применения станут бытовая электроника, электротранспорт и локальные энергосети. Создание глобальных систем беспроводной передачи энергии — дело более отдаленного будущего.

Заключение

Беспроводная передача электричества — одна из самых перспективных технологий в энергетике будущего. Она способна произвести революцию в производстве и потреблении энергии, открыв новые возможности для человечества.

Хотя до повсеместного внедрения беспроводного электричества еще далеко, уже сегодня эти технологии активно развиваются. В ближайшие десятилетия мы станем свидетелями все более широкого их применения в повседневной жизни.

Добро пожаловать в эпоху беспроводного электричества

Беспроводное электричество — это мечта столетней давности, которая может стать реальностью в ближайшие годы. Появление беспроводной зарядки, электромобилей, 5G и необходимость большей устойчивости привели к развитию полностью работоспособных технологий беспроводной передачи данных в разных частях мира.

От американской Wave Inc. до японской Space Power Technologies и новозеландского энергетического стартапа Emrod — ряд компаний в настоящее время работают над технологией беспроводной передачи энергии. Для некоторых систем также начались полевые испытания, и будет интересно посмотреть, кто окажется первым в этой гонке и предложит эффективное, экономичное и жизнеспособное беспроводное решение для электроснабжения.

 

История и наука беспроводной передачи энергии

Источник: Лимор Целлермайер / Unsplash

Прежде чем мы перейдем к различным революционным инициативам, касающимся беспроводной связи, важно понять ее происхождение и основную концепцию этой технологии, которая делает ее надежным выбором для будущих потребностей в электроэнергии.

В 1891 году, сербско-американский изобретатель Никола Тесла разработан катушки, уникальное устройство , которое работало по принципу электрического резонанса, и был в состоянии передачи электроэнергии без проводов. Однако катушка могла проводить электричество без проводов только на короткие расстояния, и из-за ее ограниченного потенциала она не оказалась практическим решением для беспроводной передачи электроэнергии.

Никола Тесла. Источник:  Tonnelé and Co./Wikiemedia Commons.

Тесла все еще был одержим своей идеей беспроводной энергии, поэтому в последующие годы он работал над строительством энергетической станции, которая могла бы проводить высоковольтную беспроводную передачу энергии (WPT) . С помощью этого эксперимента Тесла стремился передавать сообщения по беспроводной сети на большие расстояния, используя либо серию стратегически расположенных башен, либо систему подвешенных воздушных шаров.

Он построил станцию ​​беспроводной передачи на Лонг-Айленде (названную Башней Тесла или Варденклиф), которая, по его мнению, могла продемонстрировать возможность беспроводной передачи электроэнергии на большие расстояния.  К сожалению, инвестор JP Morgan отказался предоставить дополнительные средства для своих экспериментов, и в 1906 году проект был закрыт, а затем снесен.

Никола Тесла, возможно, умер в 1943 году, когда его мечта о беспроводном электричестве не была реализована, но за последние 100 лет ряд  экспериментов и исследований доказывают, что гениальный изобретатель, возможно, был на правильном пути в своем подходе к использованию земли вместо проводов. как среды для беспроводной передачи энергии .

Сегодня разрабатываются различные методы беспроводной передачи энергии, и продолжаются исследования по их широкомасштабному внедрению:

 

Солнечная спутниковая передача

Источник: НАСА / Unsplash

Это перспективный метод, предполагающий использование спутников на солнечной энергии, выводимых на высокую околоземную орбиту.  Спутник будет преобразовывать солнечный свет в энергию; эта энергия состоит из микроволн. Эти микроволновые сигналы затем будут передаваться на антенну на земле или на главную станцию ​​энергосистемы.

Оттуда сигналы будут передаваться на базовую станцию ​​электросети, которая преобразует микроволны в электричество постоянного тока. На сетевой станции электричество также будет преобразовано в пакеты энергии, аналогичные пакетам данных в Интернете, которые будут передаваться в отдельные дома и храниться в приемнике энергии.

Недавно Caltech объявил, что член совета директоров Дональд Брен, который также является владельцем инвестиционной компании Irvine Company, пожертвует 100 миллионов долларов на проект Space Solar Power Project (SSPP) Caltech. Этот амбициозный проект направлен на создание спутниковой и беспроводной сети на базе микроволнового излучения, которая могла бы обеспечивать бесперебойную подачу электроэнергии в любую точку Земли.

 

Передача микроволновой энергии

Источник: Дэниел Клей / Unsplash

В этом методе микроволновое излучение преобразуется в электрическую энергию постоянного тока с помощью микроволнового приемника и выпрямителя постоянного тока.  Наивысший КПД, достигнутый при передаче микроволновой энергии, составил 84%, что было зарегистрировано в 1975 году  группой из Японии, но  системы с более высокой выходной мощностью имели более низкий КПД. Следующая цель — добиться высокоэффективной передачи энергии на большие расстояния.

Исследование, опубликованное в августе 2021 года в Университете Цукуба, Япония, показывает, что микроволновое излучение высокой энергии может выступать в качестве эффективного беспроводного источника энергии для запуска ракет в космос. Когда ракета отправляется в космос, на долю топлива приходится около 90% ее веса, и эту нагрузку можно устранить с помощью этой технологии беспроводной передачи энергии на основе микроволнового излучения.

 

Лазерная передача

Лазерная передача позволяет фотоэлектрическому приемнику принимать лазерные лучи и вырабатывать из них электрическую энергию.  Достоинством лазерной передачи энергии является то, что лазерными лучами можно легче управлять для беспроводной передачи электроэнергии на большие расстояния.

 

Новая Зеландия больше не мечтает о беспроводном энергоснабжении

Источник: Самуэль Феррара / Unsplash

Энергетический стартап Emrod скоро протестирует прототип беспроводной энергетической инфраструктуры в Новой Зеландии. Если испытание пройдет успешно, это станет большим толчком для реализации планов правительства Новой Зеландии по созданию беспроводной передачи энергии по всей стране.

Эмрод разработал уникальную телеэнергетическую технологию, в которой используется беспроводная сеть антенн и выпрямляющих антенн, переносящих энергию в виде электромагнитных волн дальнего действия от одной точки к другой. Сначала электричество передается через антенны в виде неионизирующего луча, имеющего частоту, эквивалентную радиоволнам.

По заявлению компании, «лазерная защитная завеса малой мощности гарантирует, что передающий луч немедленно отключается до того, как какой-либо преходящий объект (например, птица или вертолет) достигнет главного луча, гарантируя, что он никогда не коснется чего-либо, кроме чистого воздуха».

Эмрод утверждает, что эта технология хорошо подходит для гористой местности Новой Зеландии и может противостоять различным погодным условиям региона. Технология беспроводной передачи электроэнергии на основе ректенн также считается благом для регионов, где традиционные электрические сети не могут быть установлены из-за финансовых или географических ограничений.

Хотя проект поддерживается правительством Новой Зеландии, генеральный директор Emrod Грег Кушнир ожидает, что люди могут выступать против беспроводного электричества так же, как они скептически относятся к технологии 5G.  Он считает, что настоящая проблема, связанная с этим проектом, заключается в том, чтобы убедить людей, что беспроводное электричество от Emrod не приводит к вредному излучению.

У Emrod также есть офис в Бостоне, и есть большая вероятность, что следующий проект компании по производству беспроводной электроэнергии может быть реализован в США.

 

Некоторые другие новаторские инициативы в области беспроводной передачи энергии

Источник: Дональд Джаннатти / Unsplash

Новое десятилетие 21-го века требует экологически чистых и безграничных энергетических решений. Беспроводное электричество, которое является отличной альтернативой традиционным источникам энергии, может произвести революцию в секторе чистой энергии. Это также причина того, что в сегменте WPT происходит так много интересных событий:

1

Wireless Advanced Vehicle Electrification (WAVE) — американская технологическая компания, которая производит решения для беспроводной связи для электромобилей средней и большой мощности. Системы зарядки, предоставляемые Wave, можно устанавливать под землей, под дорогами или на парковках, и они могут обеспечивать беспроводную мощность до 1 мегаватта.

Недавние отчеты предполагают, что будущий электрический грузовик Tesla Semi может использовать технологию индуктивной беспроводной зарядки от Wave для удовлетворения своих потребностей в электроэнергии.

2

Beyond Earth — это некоммерческий исследовательский институт, который предложил идею создания полностью функциональной системы передачи энергии через солнечные спутники. Институт утверждает, что предлагаемая беспроводная система может обеспечивать работу промышленных приложений на Земле, а также операций человека на Луне.

Предлагаемая энергетическая система будет состоять из двух основных блоков; космический солнечный спутник, который будет получать энергию от Солнца и обрабатывать ее через свои фотоэлектрические элементы, концентраторы и субблоки БПЭ, а также приемник ректенны, который будет передавать энергию на Землю или Луну в соответствии с требованиями.

Институт рекомендует завершить строительство предлагаемой солнечной спутниковой беспроводной системы электроснабжения к 2030 году .

3

Департамент транспорта Индианы (INDOT) объединил усилия с Университетом Пердью и немецкой цементной компанией Magment для тестирования дорог с магнитным цементом, которые могут заряжать электромобили во время движения. На первом этапе Purdue проведет лабораторные испытания, чтобы подтвердить жизнеспособность предлагаемых намагниченных дорог.

После утверждения университетом, тестовая трасса длиной 400 метров будет построена с использованием магнитного цемента от Magment, а затем дорожные испытания будут проводиться с грузовиками с двигателем мощностью 200 кВт. Если испытания окажутся успешными, государство будет использовать эту технологию и в дальнейшем для развития дорог общего пользования.

Этот проект наземной беспроводной зарядки является частью инициативы ASPIRE (Повышение устойчивости с помощью энергетической инфраструктуры для электрификации дорог), поддерживаемой Национальным научным фондом и многими другими государственными и частными институтами.

4

Американская компания WiTricity также работает над технологией парковки и подзарядки, которая направлена ​​на зарядку электромобилей с помощью магнитных резонаторов во время стоянки автомобилей.

Наряду с IoT и AI, беспроводная передача энергии также является неизбежным технологическим развитием, которое человечество испытает на совершенно новом уровне в ближайшие годы.

 

Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК

 

Source: interesting engineering

Теги: Бесконтактная зарядкаПередача энергииЭлектропитаниеЭнергия

Как далеки мы от беспроводного электричества? / Хабр

Привет, Хабр! Я хочу рассказать тебе историю о давних временах. Был 1891 год. Малоизвестный тогда сербско-американский ученый по имени Никола Тесла разработал устройство, генерирующее и передающее электричество без проводов. Катушка Тесла была прототипом технологии его же авторства, эта катушка считалась Священным Граалем передачи энергии.

Сегодня революция в науке возродила необыкновенную идею Теслы, которая когда-то считалась несбыточной мечтой и перспективы невероятно привлекательны.

---

Катушка Тесла

Катушка Теслы — это электрический резонансный трансформатор. Радиочастотный генератор для получения высокого напряжения, при низких токах приводящий в действие трансформатор. Катушка работает по принципу электромагнитной индукции: проводник помещается в изменяющееся магнитное поле и генерирует напряжение на проводнике. Тесла устраивает демонстрации, показывающие, как можно использовать катушку для беспроводного питания ламп накаливания, расположенных на расстоянии нескольких метров друг от друга.  

Даже по современным стандартам Тесла намного опередил свое время. Но его амбиции выходили за пределы прототипа катушки Тесла. Он представлял мир, в котором все человечество могло бы иметь дешевое или даже бесплатное электричество. Он раздвинул границы, когда воплотил в жизнь нечто более функциональное.

Башня Уорденклиффа

Башня Wardenclyffe Tower была экспериментальной беспроводной передающей станцией, построенной для телекоммуникации по всему миру.

Однако главной одержимостью Теслы была беспроводная передача энергии. Он получил финансирование на строительство башни, скрыв ее как телекоммуникационную. Он уже доказал, что высокочастотные сигналы могут передаваться без проводов, с помощью катушечных трансформаторов Тесла.

Дальнейшие секретные эксперименты в его лаборатории убедили его в том, что он может передавать электроэнергию, задействуя верхние слои атмосферы Земли. Башня Wardenclyffe была прототипом того, что Тесла представлял как сеть башен, охватывающую весь земной шар и получающую удаленный беспроводной доступ к энергии от центральной станции.

План Теслы состоял в том, чтобы вырабатывать электроэнергию с близлежащего угольного месторождения и отправлять ее по всему миру с помощью башни, подобно тому, как радиоволны без проводов передаются на большие расстояния. В интервью американскому журналу «The American Magazine» Тесла запечатлел свое видение этими яркими словами:

«Питание может быть, и в ближайшем будущем будет передаваться без проводов, для всех коммерческих целей, таких как освещение домов и управление самолетами». Я открыл основные принципы, и остается только развивать 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 устройство, которое даст вам тепло, чтобы готовить, и свет, чтобы читать».

К сожалению, необузданные амбиции Теслы не увидели свет. Путь был перекрыт после того, как Джей-Пи Морган прекратил финансирование проекта, и Тесла обанкротился. Незавершенная башня была снесена в 1917 году для выполнения некоторых финансовых обязательств Теслы. До сих пор концепция беспроводного электроснабжения была погребена под обломками бюрократических, политических и финансовых ограничений.

Беспроводное электричество в наше время

С крушения надежд прошло более 100 лет. Сейчас на рынок выходит несколько компаний с технологиями, которые могут по воздуху безопасно передавать энергию. Emrod, поддерживаемый правительством Новой Зеландии стартап, лидирует в гонке с ожиданиями потребителей, первым в мире развертывая беспроводную передачу энергии высокой мощности на большое расстояние на замену существующих технологии медных проводов.

Для беспроводной передачи энергии на большие расстояния эта технология использует электромагнитные волны. Энергия преобразуется передающей антенной в электромагнитное излучение, улавливается приемной антенной (ректенной), а затем распределяется локально традиционными способами. Система Emrod состоит из четырех компонентов: источника питания, передающей антенны, передающего реле и приемная ректенны.

Схематическая модель теле-энергетической системы Emrod

Во-первых, передающая антенна преобразует электричество в микроволновую энергию и фокусирует электричество в цилиндрический луч. Микроволновый луч посылается через ряд трансляторов до тех пор, пока не попадает в ректенну, которая преобразует луч обратно в электрическую энергию. Просто, правда?

То же самое происходит в любой радиосистеме, но в радио количество энергии, которое достигает приемника, может быть крошечным; уловить нескольких пиковатт — это все, что нужно, чтобы доставить понятный сигнал.

Напротив, именно количество чистой, отправляемой без проводов энергии, наиболее важно. Полученная доля переданной энергии становится ключевым проектным параметром, поэтому необходимо разработать эффективные способы минимизации потерь.

Emrod нашел способ решить эту проблему. Мы переняли идеи радаров и оптики. В сравнении с предыдущими попытками беспроводного питания на основе микроволн, Emrod используют метаматериалы (в реле) для более плотной фокусировки передаваемого излучения.

Потери мощности при такой передаче сведены к минимуму. Генеральный директор Emrod рассказывает, что их система работает с 70% эффективности, что меньше эффективности медных проводов, но в некоторых случаях система все же экономически выгодна. В будущем компания планирует повысить энергоэффективность.

Примечательно, что технология надежна, так как на нее не влияют погодные или атмосферные условия, поэтому непредвиденные перебои с подачей электроэнергии останутся в прошлом.

Один из вопросов, вызывающих озабоченность, — это вопрос безопасности. Электромагнитный луч Emrod работает на частотах, классифицируемых как ISM — промышленные, научные и медицинские лучи, безвредные для здоровья человека.

Пока стартап стремится доставлять энергию в сообщества вне электрической сети, или передавать энергию из источников в открытом море.

Перспективы беспроводного электричества

Можно утверждать, что беспроводное электричество — одно из тех изобретений, которые не обязательны для нас. В конце концов, мы уже передаем электричество, и оно прекрасно работает. Но это далеко не так. Скрытые издержки традиционного способа передачи электроэнергии чрезвычайно высоки.

Прокладка линий электропередач и их техническое обслуживание обходится дорого, не говоря уже о географических ограничениях распространения электрических сетей в отдаленные районы. Корабли в море, электромобили или самолеты могут дозаправляться во время движения. Подход Emrod решил бы проблему дальности, особенно для предлагаемых коммерческих тарифов на электроэнергию.

Но, пожалуй, самой большой революцией будет всемирный переход на экологически чистый, дешевый возобновляемый источник энергии. Осознать масштаб можно с помощью двух фактов.

1. Удаленная передача солнечной энергии

Согласно глобальной статистике по энергии, общее потребление энергии в мире в 2019 году в эквиваленте составило 13 миллиардов тонн нефти (MTOE). Иными словами, это 17,3 тераватта мощности.

Сегодня, если мы покроем солнечными батареями участок земли в 350 км на 350 км, это может дать более 17,4 ТВт мощности. Упомянутая площадь составляет около 43000 квадратных миль. Великая Сахара — это около 3,6 миллионов квадратных миль и более чем 12 часов светового дня, а значит энергии.

Это означает, что 1,2% пустыни достаточно для покрытия мировых энергетических потребностей. И ни ядерный синтез, ни какой-либо другой разрабатываемый в настоящее время источник энергии чище не могут конкурировать с этим.

Что, если беспроводное электричество станет реальностью, мы используем небольшую часть Сахары, чтобы собрать солнечную энергию и передать ее по всему миру без необходимости в дорогостоящих медных проводных линиях? Не станет ли это серьезным прорывом в решении проблем энергетического кризиса, загрязнения окружающей среды и изменения климата?

2. Космическая солнечная энергия

Гигантские солнечные батареи, собирающие солнечную энергию в космосе и передающие ее обратно на Землю — это выглядит как сумасшедшая сцена из научно-фантастического фильма.

Концептуально разработанная российским ученым Константином Циолковским в 1920-х годах, идея космической солнечной энергетики осталась по большей части призрачной. Но все меняется. Несколько месяцев назад Европейское космическое агентство объявило о своем плане финансирования космической солнечной энергетики как средства решения проблемы изменения климата путем продвижения производства зеленой энергии.

Солнечная энергетическая система космического базирования обеспечит чистой энергией всех и повсюду.

Космическая солнечная энергетика будет использовать концепцию беспроводного электричества. План заключается в преобразовании электричества от солнечных батарей в энергетические волны и использовании электромагнитного поля для передачи ниже, к антенне на поверхности Земли. Затем антенна преобразует волны обратно в электричество.

Благодаря нескольким преимуществам КСЭ — привлекательное решение надвигающегося энергетического кризиса, которое позволит генерировать больше энергии:

• В космосе всегда солнечный полдень. Земные солнечные батареи ограничены дневным светом и погодными условиями.
• Солнечные батареи могут получать более интенсивный солнечный свет из-за отсутствия препятствий со стороны атмосферных газов, облаков, пыли и других погодных явлений. Атмосфера Земли обычно поглощает и отражает обратно часть солнечного света.
• Спутник на солнечных батареях может освещаться круглосуточно и без выходных. В настоящее время солнечную энергию собирают на протяжение в среднем 29% дня.
• Питание может быстро перенаправляться в те области, которые нуждаются в нем больше всего.

Нет необходимости говорить о том, что КСЭ все еще сталкивается с многочисленными препятствиями, самым большим из которых являются затраты на запуск и развертывание огромных солнечных батарей. В настоящее время изучаются новые методы производства, такие как 3D-печать ультралегких солнечных батарей.

Беспроводное электричество: мечта Теслы и наша грядущая реальность

Используя огромный потенциал беспроводного электричества, наше поколение может обрести многое и ничего не потерять. В предстоящие годы мы можем лишь надеяться на то, что нынешние усилия, направленные на реализацию этого грандиозного подвига, дадут положительные результаты. К сожалению, Никола Теслы, великого изобретателя, нет с нами рядом, чтобы он мог увидеть воплощение своей мечты. Я рад поделиться одной из знаменитых цитат Теслы, прекрасным источником вдохновения для начинающих ученых во всем мире:

«Если вы хотите раскрыть секреты Вселенной, думайте о ней с точки зрения энергии, частоты и вибрации».

• Обучение профессии Data Science
• Обучение профессии Data Analyst

Другие профессии и курсы

ПРОФЕССИИ

• Профессия Веб-разработчик
• Профессия Java-разработчик
• Профессия Frontend-разработчик
• Профессия Этичный хакер
• Профессия C++ разработчик
• Профессия Разработчик игр на Unity
• Профессия iOS-разработчик с нуля
• Профессия Android-разработчик с нуля

---

КУРСЫ

• Курс «Python для веб-разработки»
• Продвинутый курс «Machine Learning Pro + Deep Learning»
• Курс по Machine Learning
• Курс «Математика и Machine Learning для Data Science»
• Курс по JavaScript
• Курс по аналитике данных
• Курс по DevOps

Технология беспроводной передачи энергии произвела революцию на рынке автоматизации дома

12 сентября 2022 г.

Новая технология знаменует собой начало конца для зарядки устройств со стационарным оборудованием.

По данным GlobalData, к 2025 году рынок автоматизированных домов достигнет 75 млрд фунтов стерлингов (87,8 млрд долларов США). Фото: a-image / Shutterstock.

Южнокорейские исследователи успешно протестировали новый метод беспроводной передачи энергии через инфракрасный свет. Исследователи смогли передать энергию по беспроводной сети на расстояние 30 метров, чтобы зажечь светодиод.

Эта новая система знаменует собой начало конца для зарядки устройств со стационарным оборудованием. Представьте свой дом или офис без проводов — эта новая технология может стать прорывом в реальных системах беспроводной зарядки мобильных устройств и датчиков Интернета вещей (IoT)

Как работает система?

Эта революционная технология очень привлекательна для инвесторов благодаря своей простой и компактной конструкции. Система, разработанная в Университете Седжонг, основана на передатчике, который излучает инфракрасный луч, и приемнике, который преобразует его в электрическую энергию. Впечатляющее расстояние между передатчиком и приемником в 30 м может быть достигнуто под углом 360 градусов, охватывая диапазон большинства домашних и офисных помещений. Кроме того, размер его приемника составляет всего 10 мм x 10 мм, что позволяет легко установить его на любое мобильное устройство.

Важно отметить, что безопасность системы также была проверена и признана безопасной при контакте с человеческими глазами или кожей. Это было проверено путем помещения человеческой руки перед передатчиком, после чего система перешла в режим пониженного энергопотребления.

Оставляя стационарное оборудование позади

На протяжении многих лет Apple, Samsung и другие ведущие производители смартфонов выпускали несколько версий «беспроводных» зарядных устройств для своих последних интеллектуальных продуктов. Тем не менее, этот новый метод передачи энергии может произвести настоящую революцию на рынке, предоставив альтернативу существующим системам зарядки без использования рук. Современные беспроводные зарядные устройства основаны на индукционном подключении, что не позволяет исключить стационарный элемент зарядных систем. Инфракрасный свет, наряду с другими испытанными методами, такими как системы передачи микроволновой энергии (MPTS), являются новыми технологиями, которые обеспечат действительно беспроводное будущее.

По данным GlobalData, к 2025 году рынок автоматизированных домашних хозяйств достигнет 75 млрд фунтов стерлингов (87,8 млрд долларов США). Лидеры отрасли Alibaba, Amazon и Google будут стремиться внедрить эту новую технологию в свои существующие автоматические колонки, Tmall Genie, Echo и NEST. , соответственно. Новая технология дополнит их целостный подход к автоматизации дома.

От автоматизированных домов к умным городам

Если бы можно было беспроводным образом заряжать устройства в доме с помощью инфракрасного света, могли бы мы распространить это на городскую сферу? Теоретически передатчик можно установить где угодно и обеспечить беспроводную зарядку приемника в пределах досягаемости. Электроэнергетические и телекоммуникационные компании рассмотрят возможность будущего, в котором электрические сети будут использоваться для зарядки мобильных устройств. В будущем потребитель сможет заряжать свои устройства в любом месте за дополнительную плату, добавленную к их ежемесячному счету.

Кроме того, интерес к этой новой технологии проявился и на рынке электромобилей (EV). В Китае исследователи изучают возможность беспроводной зарядки электромобилей с использованием автобусных маршрутов в городских районах. С практической точки зрения, производители электромобилей могут даже превратить свои существующие зарядные станции на парковках в беспроводные.

Необходимые доработки

Несмотря на оптимизм, южнокорейские исследователи предупреждают, что доработки новой инфракрасной системы необходимы. Они продолжают работать над повышением эффективности передатчика и разработкой способа одновременного использования системы на нескольких приемниках. Также требуются дальнейшие исследования по подключению батареи к приемнику для создания системы зарядки.

Эта новая технология, будь то внутри или снаружи дома, изменит представление потребителей об умных продуктах. Таким образом, инвесторы будут все больше обращать внимание на лабораторные разработки в области беспроводной передачи энергии.

Информация о компаниях

Apple Inc

ООО «Гугл»

Али-Баба

Университет Седжон

ГНЕЗДО

Просмотреть все

Еще комментарий

Посмотреть больше

исследователей только что передали энергию по беспроводной сети на глубину 98 футов в разреженном воздухе: ScienceAlert

(Чарльз О’Риар/Corbis Documentary/Getty Images)

Когда-нибудь мы сможем заряжать наши телефоны и планшеты без проводов по воздуху благодаря недавно разработанной технологии.

Исследователи использовали инфракрасный лазерный свет для передачи световой мощности мощностью 400 мВт на расстояние до 30 метров (98 футов). Этого заряда достаточно для зарядки небольших датчиков, хотя со временем его можно будет разработать и для зарядки более крупных устройств, таких как смартфоны.

Все это делается совершенно безопасным способом – когда лазер не используется, он переходит в режим пониженной мощности.

Технический термин для этого — распределенная лазерная зарядка, и конкретный тип, разработанный здесь, оказался более безопасным и способным пойти дальше, чем предыдущие эксперименты с аналогичными технологиями беспроводной передачи энергии.

«В то время как большинство других подходов требуют, чтобы приемное устройство находилось в специальной зарядной подставке или было стационарным, распределенная лазерная зарядка позволяет выполнять самовыравнивание без процессов отслеживания, пока передатчик и приемник находятся в прямой видимости друг друга, — говорит инженер-электрик Джиньонг Ха из Университета Седжон в Южной Корее.

Экспериментальная установка. (Jinyong Ha, Sejong University)

Обычно отражающие свет компоненты, составляющие лазерный резонатор, должны быть вместе в одном устройстве. Здесь они разделены на передатчик и приемник, что означает, что лазерный резонатор формируется в пространстве между ними, пока передатчик и приемник находятся в поле зрения друг друга.

В экспериментальной установке усилитель-передатчик, специально обработанный серебристо-белым металлом под названием эрбий, был установлен в 30 метрах от приемника, который был оснащен фотогальваническим элементом для преобразования светового сигнала в электрическую энергию.

Размером всего 10 мм на 10 мм (0,4 дюйма на 0,4 дюйма) этот приемник достаточно мал, чтобы поместиться в компактные устройства, такие как датчики. Например, небольшие устройства умного дома, такие как датчики движения или температуры, можно заряжать по беспроводной сети.

Однажды вы могли бы пойти в аэропорт и зарядить свой телефон прямо во время его использования — никаких проводов или вилок. Однако прежде чем это произойдет, команде придется увеличить уровень энергии, которую система способна передавать.

Частью этого процесса может быть модернизация фотоэлемента в приемнике, чтобы он мог преобразовывать больше лазерного света в электричество. Еще одно потенциальное улучшение может заключаться в том, чтобы настройка работала с несколькими приемниками одновременно.

Лазер с центральной длиной волны 1550 нанометров находится в самой безопасной части инфракрасного спектра и не может повредить кожу или глаза человека. Ученые внесли ряд дополнительных усовершенствований, чтобы повысить эффективность системы и обеспечить передачу как можно большего количества энергии.

«В блок приемника мы встроили ретрорефлектор со сферической линзой, чтобы облегчить 360-градусное выравнивание передатчика и приемника, что позволило максимально повысить эффективность передачи энергии», — говорит Ха.

«Экспериментально мы обнаружили, что общая производительность системы зависит от показателя преломления шаровой линзы, при этом показатель преломления 2,003 является наиболее эффективным.