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 за 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 Майклом 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.
elektrosvet.by@gmail.com
08:00 - 22:00 без выходных