Russische wetenschappers hebben een zeer efficiënt draadloos krachtoverbrengingssysteem ontwikkeld. Het kan worden gebruikt om kamers te creëren waar mobiele telefoons en tablets automatisch worden opgeladen, "vanuit de lucht".
Aan het begin van de 20e eeuw testte Nikola Tesla eerst de mogelijkheden van draadloze transmissie van elektriciteit, maar tot voor kort werd de technologie praktisch niet gebruikt of verbeterd.
In 2007 testte een team wetenschappers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) de WPT-technologie opnieuw: ze deden een gloeilamp van 60 watt aan vanaf een afstand van twee meter. De efficiëntie van de krachtoverbrenging was 45 procent.
Later werd herhaaldelijk geprobeerd de techniek te heroverwegen en te verbeteren, met name om de efficiëntie van de energielevering "door de lucht" te verhogen.
Op basis van dezelfde principes heeft een team van Russische onderzoekers onder leiding van Polina Kapitanova van St. Petersburg National Research University of Information Technologies, Mechanics and Optics en Elizaveta Nenasheva van Girikond Research Institute een verbeterd draadloos krachtoverbrengingssysteem gecreëerd op basis van resonante communicatie. De effectiviteit van deze methode, volgens numerieke simulaties, is 80 procent op een afstand van 20 centimeter en neemt iets af met toenemende afstand.
Laten we het algemene principe van de werking van een dergelijk systeem uitleggen. De eerste koperen spoel draagt energie over naar de tweede spoel, die ermee werkt op dezelfde resonantiefrequentie, net zoals een operazanger genoeg energie kan overbrengen met zijn stem om een glas te breken (de resonantiefrequentie van de stem valt samen met de frequentie die het vat vernietigt).
Gewoonlijk worden magnetische velden gebruikt om energie over te dragen, omdat ze een zwakke wisselwerking hebben met de meeste omringende objecten, inclusief het menselijk lichaam.
Russische onderzoekers hebben het oorspronkelijk ontwikkelde systeem enigszins aangepast. In plaats van gewone magneetspoelen worden dus speciale diëlektrische resonatoren gebruikt in de vorm van keramische bollen met een hoge diëlektrische constante. Dergelijke keramische bollen kunnen het verlies van transmissie-energie verminderen en zo de efficiëntie verhogen.
Promotie video:
Daarnaast heeft het materiaal waaruit de bollen zijn gemaakt een hoge brekingsindex, waardoor elektromagnetische golven in de bollen sterk worden vertraagd. Deze functie helpt de magnetische resonantie te verbeteren en, als resultaat, de efficiëntie van de energieoverdracht verder te verhogen.
Een andere innovatie om verliezen te verminderen en de efficiëntie te verhogen: de overgang naar een hogere orde resonantiefrequentie. "We raden aan om de magnetische quadrupoolmethode te gebruiken in plaats van de magnetische dipoolmethode", zei Kapitonova in een interview met phys.org. Ze verschillen in de vorm en sterkte van het opgewekte magnetische veld.
Opgemerkt wordt dat in dit geval de zender en ontvanger niet precies op elkaar hoeven te worden uitgelijnd voor een betere energieoverdracht.
We voegen eraan toe dat andere objecten die zich in de "oplaadkamer" zullen bevinden totaal verschillende resonantiefrequenties hebben, waardoor ze de uitgezonden energie niet kunnen ontvangen. Dienovereenkomstig zal een dergelijke universele oplading veilig zijn voor de omringende objecten.
In de toekomst zijn Russische wetenschappers voor praktisch gebruik van plan de grootte van de resonatoren te verkleinen. “We werken momenteel aan de creatie en experimentele studie van een sample van de volgende versie van het WPT-systeem. We hebben nieuwe keramische resonatoren ontwikkeld met een hogere diëlektrische constante. We denken dat dit prototype praktisch praktisch zal worden gebruikt”, voegt Kapitonova eraan toe.
Een artikel in het wetenschappelijke tijdschrift Applied Physics Letters vertelt uitgebreid over het onderzoek.
Merk op dat wetenschappers al lang proberen het proces van het opladen van een mobiele telefoon te verbeteren, zonder welke geen modern mens kan. Daarom hebben Chinese ontwikkelaars een apparaat gemaakt dat een smartphone oplaadt met licht.
