Предыдущая публикация
Как передавать электричество без проводов?
В конце XIX века сербско-американский учёный Никола Тесла занимался разработкой устройства, способного генерировать и передавать электричество без проводов. Реально ли воплотить его задумку в XXI веке и передавать электроэнергию на большие расстояния без проводов? Этот вопрос нам прислала подписчица Ольга Иркли, а за ответом мы обратились к научному консультанту Политехнического музея Майе Коршуновой.С физической точки зрения, непосредственно в передаче энергии на расстояние без проводов никаких проблем нет: электромагнитное излучение переносит энергию. Вопрос всех таких технологий упирается в два ключевых момента: на какое максимальное расстояние мы сможем передать электроэнергию и с каким КПД.
На данный момент существует три основных концепции отказа от проводов.
На данный момент существует три основных концепции отказа от проводов.
Метод №1: использование катушек индуктивности
На небольшом друг от друга расстоянии можно разместить две катушки, одна из которых будет подключена к источнику питания, а другая — служить приемником. Если в источнике ток переменный, то возникнет переменное магнитное поле, а за ним электродвижущая сила взаимоиндукции.Использовать такой метод на больших расстояниях не удастся: возникающее магнитное поле сильно ослабевает с увеличением расстояния между катушками (если только вы не исхитритесь поддерживать постоянное расстояние между ними в динамике, как в этих стартапах). К тому же есть и другое важное ограничение: маленькая передаваемая мощность, иначе все обмотки попросту оплавятся.
На эти же недостатки, кстати, указывал и сам Тесла, позже перейдя к экспериментам с атмосферным электричеством. Но, данный метод использовать можно: например, подзаряжать смартфоны, планшеты или электрические велосипеды.
Концепция использования микроволн заключается в том, что вы получаете электрический ток, преобразуете его в микроволны (это мы делать умеем, например, при помощи магнетронов, как в микроволновках) затем, приемник (например, ректенна), стоящий на расстоянии, микроволны ловит и преобразует в электрический ток для потребителя.
Эффективное совершение обратного преобразования пока сталкивается с трудностями, но, идея использования микроволн кажется очень завораживающей: в современной концепции ее использования представляется, что на геостационарную орбиту Земли можно вывести спутник с солнечными панелями (подробнее читайте здесь). В космосе КПД солнечных панелей гораздо выше, чем на Земле, с помощью них планируется получить электричество, а затем именно с помощью пучка микроволн передать нам. Пока пилотные проекты передачи при помощи микроволн показали способность 0,1-34 кВт на расстояние до полутора километров.
На эти же недостатки, кстати, указывал и сам Тесла, позже перейдя к экспериментам с атмосферным электричеством. Но, данный метод использовать можно: например, подзаряжать смартфоны, планшеты или электрические велосипеды.
Метод №2: использование микроволн (СВЧ)
Почему именно МИКРОволны? Дело в том, что при передаче энергии в атмосфере большая ее часть рассеивается, но, есть микроволны, как бы «прозрачные» для атмосферы. Этот диапазон используют Wi Fi и Bluetooth. К тому же, из-за явления дифракции волна всегда будет «расходиться», как круги на воде, что сильно увеличивает площадь приемника излучения с увеличением расстояния между ним и источником, поэтому использование других частот приведет к огромным конструкциям приемников.Концепция использования микроволн заключается в том, что вы получаете электрический ток, преобразуете его в микроволны (это мы делать умеем, например, при помощи магнетронов, как в микроволновках) затем, приемник (например, ректенна), стоящий на расстоянии, микроволны ловит и преобразует в электрический ток для потребителя.
Эффективное совершение обратного преобразования пока сталкивается с трудностями, но, идея использования микроволн кажется очень завораживающей: в современной концепции ее использования представляется, что на геостационарную орбиту Земли можно вывести спутник с солнечными панелями (подробнее читайте здесь). В космосе КПД солнечных панелей гораздо выше, чем на Земле, с помощью них планируется получить электричество, а затем именно с помощью пучка микроволн передать нам. Пока пилотные проекты передачи при помощи микроволн показали способность 0,1-34 кВт на расстояние до полутора километров.
Метод №3: Лазеры
Да, использовать «свет» (как альтернативу микроволновому диапазону) для передачи энергии тоже можно, но, атмосфера, накладывая ограничения на эффективный диапазон спектра, оставляет миллиметровый и оптический. Для них нужны антенны меньшей площади, т.к. лазерный пучок имеет маленький угол расхождения, а сами лазеры компактные. Но, есть и свои ограничения: приемник должен находиться в зоне видимости передатчика, а сконцентрированный лазерный пучок может быть опасен для окружающих, однако, разработки в этой сфере тоже ведутся, удалось достигнуть передачи 0,001-0,5 кВт на расстояние до километра.
В вопросе передачи энергии ключевым звеном является проводник, и воздух является далеко не идеальным. Но, отказ от проводов позволит не только получать электроэнергию удаленно, но и даст большое развитие альтернативной энергетике.
В вопросе передачи энергии ключевым звеном является проводник, и воздух является далеко не идеальным. Но, отказ от проводов позволит не только получать электроэнергию удаленно, но и даст большое развитие альтернативной энергетике.
Следующая публикация
Нет комментариев