|
З довгого переліку фантастичних технічних ідей, реалізованих сьогодні, тільки мрія про бездротової передачі електричної енергії продовжує залишатися неприступною. Детальні описи енергетичних променів в фантастичних романах дражнять інженерів своєї очевидною потребою, і при цьому практичною неможливістю реалізації. Але ситуація поступово змінюється на краще.
З самого початку відкриття електрики виникла проблема його передачі кінцевого споживача. Розвиток промислового виробництва призвело до різкого збільшення попиту на електроенергію. Провід й стовпи ліній електричних передач стали невід'ємним елементом пейзажів. Але тільки фахівці знають, скільки коштів і зусиль витрачається на підтримання цих ліній в працездатному стані, і скільки енергії в них втрачається.
Викопні ресурси поступово вичерпуються, і проблеми енергозабезпечення наполегливо стукають у двері енергетики. Сучасне людське суспільство увійшло в еру освоєння космосу, тому наші погляди звертаються до очевидного джерела невичерпної енергії - Сонця. Цей термоядерний реактор мільярдами років випромінює фантастичні кількості енергії, малої частини якої вистачило б людству на довгі роки. Але одна «маленька» проблема: як передати отриману енергію споживачеві на Землю?
З цього моменту і починається серйозна розмова про можливості ощасливити людство необмеженими ресурсами. Поки в переліку засобів сучасних космічних технологій є два шляхи вирішення проблеми. Один пов'язаний з передачею енергії лазерними променями на наземні приймальні термінали. Другий - з передачею енергії СВЧ-випромінюванням.
Передача енергії лазерним випромінюванням стикається з декількома принциповими труднощами. Перша пов'язана з ефективністю первинного перетворення випромінювання Сонця в когерентне лазерне випромінювання. А друга впирається в ККД передачі енергії з космосу на Землю. За першою проблеми намітився прогрес: вчені з Японії повідомили про перетворення енергії Сонця в випромінювання лазера з ККД, рівним 42%. Але передача енергії на поверхню пов'язана з низкою завдань, які практично не піддаються вирішенню.
Ослаблення лазерного променя, діаметр якого біля поверхні Землі може становити сотні метрів. Його інтенсивність залежить від погодних умов, точності наведення на приймальний термінал і ще маси параметрів. Пролітають літаки або зграї птахів, що потрапили в силовий промінь, спотворять або послаблять його потужність. Якщо для літака подібний інцидент пройде непомітно, то птиці постраждають значно: інтенсивність випромінювання поблизу поверхні Землі буде в десятки разів могутніше полуденного Сонця.
Другий шлях передачі енергії - це радіохвилі НВЧ діапазону з частотами від 2,4 до 5,8ГГц. Тут існує атмосферний «вікно», в якому ослаблення енергії мінімально. Але приймальня частина енергії дуже складна і вимагає розробки сучасних компонент антени. За оцінками вчених, для передачі з висоти 36000 км (геостаціонарна орбіта) потужності 5 МВт, буде потрібно передавальна антена розміром 1 км і приймальня в поперечнику 10 км. Такі споруди найближчим часом для людства не по кишені.
У цій ситуації прогрес почався з іншого боку. Розвиток сучасних засобів зв'язку і мобільних обчислювальних пристроїв зажадав частої підзарядки їх акумуляторів. В принципі, особливої проблеми це не уявляє, особливо коли у вас одне або два таких пристрої. Але якщо в сім'ї або офісі їх десятки, то безперервний пошук зарядних блоків, сумісних з виробами, відволікає і дратує.
З чуток, саме ця обставина наштовхнуло Марина Солячича, співробітника Массачусетського університету, на ідею способу передачі енергії без проводів. Після того, як його серед ночі кілька разів розбудив сигнал розрядженого мобільного телефону, він вирішив серйозно зайнятися проблемою бездротової зарядки своїх мобільних пристроїв.
В результаті з'явилася абсолютно нова технологія передачі енергії з мережі в мобільні пристрої. Метод полягає в резонансному зв'язуванні з допомогою магнітного поля приймача і передавача. За незрозумілою назвою і не менш незрозумілим механізмом (метод запатентований і тримається в секреті), ховається спосіб передачі енергії без провідників з ефективністю більше 40%. Технологія отримала назву «WiTricity».
Принцип дії технології передачі енергії без проводів «WiTricity»
За заявою авторів винаходу, це не «чистий» резонанс пов'язаних контурів і не трансформатор Тесли, з індуктивним зв'язком. Радіус передачі енергії на сьогодні становить трохи більше двох метрів, в перспективі - до 5-7 метрів. Подібні технології гарячково розробляються і іншими фірмами: компанія Intel демонструвала свою технологію WREL з ККД передачі енергії до 75%. У 2009 році фірма Sony продемонструвала роботу телевізора без підключення до мережі.
Насторожує лише одна обставина: незалежно від способу передачі і технічних хитрувань, щільність енергії і напруженість поля в приміщеннях повинна бути досить високою, щоб живити пристрої потужністю кілька десятків ват.
За визнанням самих розробників, інформації про біологічне вплив на людину подібних систем поки немає. З огляду на недавню появу, і різний підхід до реалізації пристроїв передачі енергії, подібні дослідження ще тільки попереду, а результати з'являться не скоро. А ми зможемо судити про їх негативний вплив тільки побічно. Щось знову зникне з наших осель, як, наприклад, таргани.
Не намагаючись вникнути в тонкощі технологій передачі енергії, можна сказати, що на рівні відстаней до 10 метрів вже найближчим часом бездротові пристрої передачі енергії стануть реальністю. Можна буде дивитися телевізор, користуватися комп'ютером і заряджати мобільні пристрої, не піклуючись про наявність шнурів і розеток.
Але починали ми з проблем передачі не десятків і сотень ват, а більш серйозних потужностей. На жаль, на сьогоднішній день найкраще досягнення в цьому напрямку - це досвідчена передача 30 кіловат потужності на відстань до 2 кілометрів (1 миля). Відбулася ця подія в далекому 1975 році і з тих пір серйозного прогресу не досягнуто. Тому в найближчі десятиліття очікувати прориву в області бездротової передачі енергії не варто очікувати. Фантасти поки можуть спати спокійно.
|