Наука змогла зробити гаджети майже повністю бездротовими, але один рубіж залишається нездоланнми – електроенергія. Так, смартфони можна заряджати без підключення кабелем до зарядного пристрою. Однак кабелем підключений зарядний килимок, а зсунути смартфон з цього килимка на кілька сантиметрів дорівнює зупинці заряджання. І навіть така технологія може передавати крихти енергії, чого досить для заряджання смарт-годинника або смартфона і катастрофічно мало для ноутбука або телевізора. Тож чи варто чекати бездротову електроенергію?
Ідея Ніколи Тесла
Був 1891 рік і маловідомий тоді сербсько-американський вчений на ім’я Нікола Тесла розробив пристрій, який здатний передавати електроенергію без використання дротів. То був прототип технології, яку Тесла вважав рішенням проблеми передачі енергії.
Ядром пристрою є котушка, яку називають котушкою Тесла. Це резонансний трансформаторний ланцюг, який видає дуже високу напругу з невеликим струмом.
Тесла проводив демонстрації, дивуючи людей лампочками, які вмикалися, хоча до них не підходили дроти. Це досить прогресивно навіть за сучасними мірками.
Тесла прогнозував, що в майбутньому людство матиме дешеву чи навіть безкоштовну електроенергію. І він працював над системою, яка дозволила б її передавати в реальному світі. Її прототипом мала стати Варденкліфська вежа, яку Тесла був змушений маскувати під телекомунікаційну, щоб продовжувати будівництво.
«Енергія буде, і у найближчому майбутньому буде, передаватися без дротів для всіх комерційних використань, таких як освітлення домів та рух літаків. Я відкрив важливі принципи і залишається лише розробити їх до комерційного рівня. Коли це буде виконано, ви зможете в будь-якій точці світу встановити невелике обладнання, яке дасть тепло для приготування їжі та освітлення для читання», – розповів Нікола Тесла в інтерв’ю The American Magazine.
На жаль, мрії Тесла не збулися – його основний спонсор – фінансист JP Morgan припинив співпрацю і Тесла збанкрутував. Варденкліфську вежу розібрали у 1917 році за борги.
Бездротова електроенергія сьогодні
Перенесемося на 100 років уперед в наш час, де кілька компаній працюють над комерційними технологіями бездротової передачі електроенергії.
Розробники з новозеландської фірми Emrod заявляють про підготовку першого в світі комерційного зразка технології для потужної бездротової передачі енергії на великі відстані.
Технологія так само, як і в прототипі Тесла, використовує електромагнітні хвилі. Передавач конвертує енергію у електромагнітне випромінювання, яке відправляється у простір антена. Приймач за допомогою своєї антени вловлює цю енергію та перетворює її назад в електрику, яку локально передає дротами.
Для зменшення втрат енергії технологія Emrod випромінює її не сферою, а створює направлений промінь. Для фокусування випромунювання використовуються метаматеріали.
Загальна ефективність системи Emrod складає близько 70%, що значно менше, ніж забезпечують дроти. Але значно більше інших технологій. І навіть цей показник може бути вигідним в деяких випадках.
Серед переваг рішення Emrod – вона працює незалежно від погоди та атмосферних умов. Дроти, наприклад, можуть обриватися під час сильного снігопаду чи шторму.
Випромінювання системи Emrod використовує частоти, які належать до категорії ISM(Industrial, Scientific, and Medical) і є безпечними для здоров’я.
Перспективи бездротової електроенергії
Може видатися, що дротова технологія є ідеальним рішенням і навіщо потрібно вигадувати щось ще? Однак хоча дроти безпосередньо передають електрику з найменшими втратами, порівняно з іншими технологіями, вони мають високу приховану вартість. Будівництво дротової енерголінії потребує великих коштів, її необхідно постійно обслуговувати. Енерголінію можна прокласти не всюди, де вона потрібна. Дроти прив’язують споживачів до конкретної локації.
Бездротова технологія дозволила би потужним споживачам отримати більшу свободу. Кораблі, автомобілі, літаки могли б стати електричними без необхідності возити з собою сотні кілограмів батарей.
Технологія бездротової передачі енергії змогла б також стати вирішенням проблеми людства з електрикою. Адже вітряки та сонячні панелі – це лише посередники між головним джерелом – Сонцем. Людство вже здатне побудувати космічну електростанцію і такі проекти вже розробляються. Однак залишається питання як передати згенеровану енергію за Землю.
Вже багато десятиліть існують проекти як перетворити пустелю Сахару на головну електростанцію планети. Адже ферма 350х350 кілометрів здатна видати понад 17,4 ТВт енергії – це більше, ніж енергоспоживання людства в 2019 році (17,3 ТВт). Це з урахуванням того, що сонячне світло доступне лише частину доби. І така ферма зайняла б лише 1,2% площі цієї пустелі.
Однак реалізувати електростанцію в Сахарі заважає сама дротова передача енергії. Лінія у кілька тисяч кілометрів має надто великі втрати енергії. Також вона проходитиме кількома країнами і з її владою потрібно буде домовлятися. З огляду як людство «дружно» домовилося про протидію глобальній пандемії COVID-19, не варто сподіватися, що можливо домовитися про передачу електрики від електростанції в Сахарі.
За матеріалами: Medium
