У Росії розробили високоефективну систему бездротової передачі енергії

Наши партнеры ArtmMisto

Російські вчені розробили високоефективну систему бездротової передачі енергії (wireless power transfer, або WPT). З її допомогою можна створювати приміщення, де мобільні телефони та планшети будуть заряджатися автоматично, "від повітря".

Ще на початку XX століття Нікола Тесла вперше випробував можливості бездротової передачі електроенергії, але до недавнього часу технологію практично не використовували і не вдосконалювали.

У 2007 році команда вчених Массачусетського технологічного інституту (MIT) знову зазнала технологію WPT : Вони включили 60-ватну лампочку з відстані двох метрів. Ефективність передачі енергії склала 45 відсотків.

Пізніше методику неодноразово намагалися переосмислити і поліпшити , Зокрема підвищити ефективність доставки енергії "по повітрю".

Спираючись на ті ж принципи, команда російських дослідників на чолі з Поліною Капітанове з Санкт-Петербурзького національного дослідницького університету інформаційних технологій, механіки і оптики і Єлизаветою Ненашева з науково-дослідного інституту "Гіріконд" створили поліпшену систему бездротової передачі енергії на основі резонансної зв'язку. Ефективність такого методу, згідно з даними числового моделювання, становить 80 відсотків на відстані 20 сантиметрів, і незначно падає зі збільшенням відстані.

Пояснимо загальний принцип роботи такої системи. Перша мідна котушка передає енергію другій котушці, що працює з нею на одній резонансній частоті, подібно до того, як оперний співак своїм голосом може передати досить енергії, щоб розбити скляний келих (резонансна частота голосу збігається з частотою, яка руйнує судину).

Зазвичай для передачі енергії використовуються магнітні поля, так як вони слабо взаємодіють з більшістю оточуючих об'єктів, в тому числі з людським тілом.

Російські дослідники трохи змінили спочатку розроблену систему. Так, замість звичайних магнітних котушок використовуються особливі діелектричні резонатори у вигляді керамічних сфер з високою діелектричної проникністю . Такі керамічні сфери дозволяють знизити втрати енергії при передачі, а значить, збільшити ефективність.

Крім того, у матеріалу, з якого виконані сфери, високий показник заломлення, а значить, в сферах електромагнітні хвилі сильно уповільнюються. Така особливість допомагає посилити магнітний резонанс і, як наслідок, додатково збільшити ефективність передачі енергії.

Ще одне нововведення для зменшення втрат і підвищення ефективності: перехід на резонансну частоту більш високого порядку. "Ми пропонуємо використовувати магнітний квадрупольний метод , а не магнітний дипольний метод ", - говорить Капітанове в інтерв'ю сайту phys.org. Вони відрізняються формою і силою створюваного магнітного поля.

Відзначається, що в цьому випадку передавач і приймач не потрібно точно вирівнювати відносно один одного для кращої передачі енергії.

Додамо, що інші об'єкти, які будуть перебувати в "кімнаті підзарядки", мають зовсім інші резонансні частоти, завдяки чому вони не зможуть брати передану енергію. Відповідно, така універсальна зарядка буде безпечна для оточуючих предметів.

У майбутньому для практичного користування російські вчені планують зменшити розміри резонаторів. "Зараз ми працюємо над створенням і експериментальним дослідженням зразка наступної версії системи WPT. Ми розробили нові керамічні резонатори з більш високою діелектричної проникністю. Ми вважаємо, що цей прототип буде дуже близький до практичного застосування", - додає Капітонова.

Детально про дослідження розповідає стаття в науковому журналі Applied Physics Letters.

Відзначимо, що вчені давно намагаються вдосконалити процес зарядки мобільного телефону, без якого не обходиться жоден сучасний чоловік. Так, китайські розробники створили пристрій, що заряджають смартфон світлом .