Наука смогла сделать гаджеты почти полностью беспроводными, но один рубеж остается непреодолимым – электроэнергия. Так, смартфоны можно заряжать без подключения кабелем к зарядному устройству. Однако кабелем подключен зарядный коврик, а сдвинуть смартфон с этого коврика на несколько сантиметров равно остановке зарядки. И даже такая технология может передавать крохи энергии, чего достаточно для зарядки смарт-часов или смартфона и катастрофически мало для ноутбука или телевизора. Так стоит ли ждать беспроводную электроэнергию?
Идея Николы Тесла
Был 1891 год и малоизвестный тогда Сербско-американский ученый по имени Никола Тесла разработал устройство, которое способно передавать электроэнергию без использования проводов. То был прототип технологии, которую Тесла считал решением проблемы передачи энергии.
Ядром устройства является катушка, которую называют катушкой Тесла. Это резонансная трансформаторная цепь, которая выдает очень высокое напряжение с небольшим током.
Тесла проводил демонстрации, удивляя людей лампочками, которые включались, хотя к ним не подходили провода. Это довольно прогрессивно даже по современным меркам.
Тесла предсказал, что в будущем человечество будет иметь дешевую или даже бесплатную электроэнергию. И он работал над системой, которая позволила бы ее передавать в реальном мире. Ее прототипом должна была стать Варденклифская башня, которую Тесла был вынужден маскировать под телекоммуникационную, чтобы продолжать строительство.
«Энергия будет, и в ближайшем будущем будет передаваться без проводов для всех коммерческих применений, таких как освещение домов и движение самолетов. Я открыл важные принципы и остается лишь разработать их до коммерческого уровня. Когда это будет выполнено, вы сможете в любой точке мира установить небольшое оборудование, которое даст тепло для приготовления пищи и освещения для чтения», — рассказал Никола Тесла в интервью The American Magazine.
К сожалению, мечты Тесла не сбылись – его основной спонсор – финансист JP Morgan прекратил сотрудничество и Тесла обанкротился. Варденкліфську башню разобрали в 1917 году за долги.
Беспроводная электроэнергия сегодня
Перенесемся на 100 лет вперед в наше время, где несколько компаний работают над коммерческими технологиями беспроводной передачи электроэнергии.
Разработчики из новозеландской фирмы Emrod заявляют о подготовке первого в мире коммерческого образца технологии для мощной беспроводной передачи энергии на большие расстояния.
Технология так же, как и в прототипе Тесла, использует электромагнитные волны. Передатчик конвертирует энергию в электромагнитное излучение, которое отправляется в пространство антенна. Приемник с помощью своей антенны улавливает эту энергию и преобразует ее обратно в электричество, которое локально передает проводами.
Для уменьшения потерь энергии технология Emrod излучает ее не сферой, а создает направленный луч. Для фокусировки прокрутки используются метаматериалы.
Общая эффективность системы Emrod составляет около 70%, что значительно меньше, чем обеспечивают провода. Но гораздо больше других технологий. И даже этот показатель может быть выгодным в некоторых случаях.
Среди преимуществ решения Emrod – она работает независимо от погоды и атмосферных условий. Провода, например, могут обрываться во время сильного снегопада или шторма.
Излучение системы Emrod использует частоты, которые относятся к категории ISM(Industrial, Scientific, and Medical) и являются безопасными для здоровья.
Перспективы беспроводной электроэнергии
Может показаться, что проводная технология является идеальным решением и зачем нужно придумывать что-то еще? Однако хотя провода напрямую передают электричество с наименьшими потерями по сравнению с другими технологиями, они имеют высокую скрытую стоимость. Строительство проводной энерголинии требует больших средств, ее необходимо постоянно обслуживать. Энерголинию можно проложить не везде, где она нужна. Провода привязывают потребителей к конкретной локации.
Беспроводная технология позволила бы мощным потребителям получить большую свободу. Корабли, автомобили, самолеты могли бы стать электрическими без необходимости возить с собой сотни килограммов батарей.
Технология беспроводной передачи энергии смогла бы также стать решением проблемы человечества с электричеством. Ведь ветряки и солнечные панели – это лишь посредники между главным источником – Солнцем. Человечество уже способно построить космическую электростанцию и такие проекты уже разрабатываются. Однако остается вопрос как передать сгенерированную энергию за Землю.
Уже много десятилетий существуют проекты как превратить пустыню Сахару в главную электростанцию планеты. Ведь ферма 350х350 километров способна выдать более 17,4 ТВт энергии – это больше, чем энергопотребление человечества в 2019 году (17,3 ТВт). Это с учетом того, что солнечный свет доступен лишь часть суток. И такая ферма заняла бы лишь 1,2% площади этой пустыни.
Однако реализовать электростанцию в Сахаре мешает сама проводная передача энергии. Линия в несколько тысяч километров имеет слишком большие потери энергии. Также она будет проходить несколькими странами и с ее властями нужно будет договариваться. Учитывая как человечество «дружно» договорилось о противодействии глобальной пандемии COVID-19, не стоит надеяться, что возможно договориться о передаче электричества от электростанции в Сахаре.
По материалам: Medium
