В настоящее время область применения технологий беспроводной передачи энергии ограничивается, главным образом, несколькими типами зарядных устройство для электрических транспортных средств и мобильной электроники. Благодаря таким технологиям больше не требуется подключать мобильный телефон или автомобиль напрямую к сети через зарядное устройство, для этого достаточно положить телефон на специальную подставку или поставить автомобиль на определенное место.
Но в будущем технологии беспроводной передачи энергии могут охватить гораздо большее, позволяя любому электронному устройству в пределах всего помещения или дома черпать энергию прямо из воздуха. Только для этого сначала потребуется увеличение дальности действия и коэффициента полезного действия систем беспроводной передачи.
Понятие технологий беспроводной передачи энергии (wireless power transfer, WPT) было впервые введено в обиход в начале 20-го века Николой Тесла. Но только в 2007 году исследователям удалось подобраться к первым попыткам ее практической реализации. Технология WiTricity, разработанная специалистами из Массачусетского технологического института, позволила зажечь лампочку накаливания, мощностью 60 Вт, на дистанции двух метров и с эффективностью передачи в 45 процентов.
Взяв за основу все имеющиеся на сегодняшний день данные и технологии, исследователи из Санкт-Петербургского Национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики (ИТМО) и НИИ Гириконд разработали принципиально новую систему беспроводной передачи энергии, которая пока демонстрирует эффективность в 80 процентов на расстоянии 20 сантиметров. Но, по мере увеличения расстояния между передатчиком и приемником, общая эффективность системы снижается на несущественную величину.
Как и все современные WPT-технологии, новая технология основана на эффекте резонансного сцепления. Катушка передатчика излучает переменное магнитное поле строго определенной частоты, а катушка приемника встроена в резонансный контур, частота которого равна частоте излучаемого магнитного поля. Это, в свою очередь, позволяет увеличить эффективность передачи и снижает воздействие поля на другие объекты, имеющие другую резонансную частоту, в частности и на тело человека.
Увеличение эффективности в новой системе было получено за счет использования двух приемов. Традиционные катушки, намотанные медным проводом, были заменены “диэлектрическими резонаторами, имеющими низкий уровень собственных потерь”, которые представляют собой сферы, изготовленные из особого керамического материала. Структура и свойства этих резонаторов позволяют им сильнее поглощать проходящие сквозь них электромагнитные волны, что увеличивает глубину резонансного сцепления и, соответственно, эффективность передачи энергии.
Вторым приемом, использованным для уменьшения потерь энергии, является резонанс на верхних гармониках волн электромагнитного излучения. Для придания этим волнам дополнительных гармонических составляющих ученые использовали четырехполюсный излучающий элемент вместо традиционного двухполюсного. Эти два способа излучения электромагнитных волн отличаются друг от друга формой и величиной излучаемых ими полей. А использование четырехполюсного излучателя в WPT-системе не только увеличивает ее эффективность, но и делает систему менее восприимчивой к случайной взаимной ориентации приемника и передатчика в пространстве.
В будущем ученые из Санкт-Петербурга планируют провести работы, направленные на улучшение эффективности передачи, на увеличение расстояния и на еще большее уменьшение зависимости эффективности передачи от взаимного расположения приемника и передатчика. Кроме этого, ими будут произведены попытки уменьшения габаритных размеров керамических резонаторов, после чего уже можно будет начинать задумываться о практическом использовании этой новой технологии.
Взято с dailytechinfo.org