3DNews Технологии и рынок IT. Новости финансовые новости и аналитика По заветам Николы Теслы: новозеландский … Самое интересное в обзорах 05.08.2020 [11:04], Геннадий Детинич Более ста лет назад гениальный изобретатель Никола Тесла доказал, что электричество можно передавать на большие расстояния без проводов. В ходе опытов в Колорадо-Спрингс он зажёг лампочку с помощью электромагнитного поля на удалении свыше трёх километров. Но тогда дальше экспериментов дело не пошло. Зато сегодня эти идеи могут воплотиться в жизнь благодаря новозеландскому стартапу и инвестициям второго по величине в стране поставщика электроэнергии. Как сообщают источники, новозеландская энергетическая компания Powerco решила инвестировать в проект местного стартапа Emrod. В то же время дальность передачи для этого проекта — не главное. Беспроводная передача энергии может помочь в случае ремонта сетей или аварий, что позволит потребителю оставаться подключённым даже во время обесточивания линий, а также в местах, где проведение линий электропередачи осложнено, запрещено или невозможно. Мобильный комплекс для передачи и приёма энергии без проводов (Emrod) Компания Emrod разработала уникальный прототип приёмника и передающей станции. К октябрю будет готов ещё один прототип. На начальном этапе будут проведены лабораторные испытания, а затем начнутся и полевые. Сначала без проводов планируется передавать ток мощностью до 2 кВт. Затем объёмы передаваемой без проводов энергии будут многократно увеличены. Заявлено, что за счёт новых радиопоглощающих материалов КПД приёмной (выпрямляющей) антенны доведён до 100 %, а КПД передающей системы приближается к 70 %. Пример размещения установок по беспроводной передаче энергии (Emrod) Проводные линии передачи электричества также подвержены потерям ― примерно до 15 %. Но в случае ЛЭП добавляются расходы на инфраструктуру ― обслуживание, безопасность, ремонт и другое. Тем самым беспроводная передача энергии с помощью микроволнового излучения в ряде случаев может заменить проводную. За безопасность работы системы будут отвечать лазеры с датчиками пересечения, которые будут автоматически отключать передачу энергии при попадании в зону канала передачи птиц, дронов, вертолётов или чего-то ещё. Но в целом разработчики предполагают создавать достаточно широкие в пространстве каналы передачи, чтобы плотность передаваемой энергии была не выше плотности энергии солнечного излучения в жаркий полдень на экваторе. Источник: Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER. Материалы по теме Постоянный URL: https://3dnews. Рубрики: Новости Hardware, блоки питания, адаптеры, источники питания, финансовые новости и аналитика, Теги: беспроводные сети, энергия ← В прошлое В будущее → |
Проект Emrod предусматривает беспроводную передачу энергии между приёмником и передатчиком на расстоянии прямой видимости, а это, на самом деле, могут быть десятки километров.
ru/1017473в США ученые нашли надежный способ передачи энергии без проводов
Физики считают, что микроволны позволят круглосуточно передавать электричества из космоса на Землю.
Related video
Группа ученых из Лаборатории военно-морских исследований США испытала новую технологию для беспроводной передачи электроэнергии. Исследователи раскрыли подробности проекта на сайте Военно-морских сил страны.
При помощи микроволнового излучения физикам удалось передать электричество мощностью 1,6 киловатт на расстояние в 1 километр на исследовательском полигоне армии США в Блоссом-Пойнт (штат Мэриленд). В Лаборатории подчеркивают, что это самая успешная и надежная демонстрация беспроводной передачи энергии за последние 50 лет.
Энергетические лучи передаются между двумя точками в рамках системы Safe and Continuous Power bEaming — Microwave (SCOPE-M). Специальное оборудование преобразовывает электричество в микроволны, которые затем фокусируются узким лучом на приемнике с так называемыми ректеннами (rectifying antenna — выпрямляющая антенна) — это особый тип приемных антенны с высокочастотными диодами. Когда микроволны попадают на ректенну, то преобразовываются в постоянный ток.
В течение 12 месяцев американские ученые пытались с помощью SCOPE-M передать электроэнергию в виде микроволнового луча с частотой 10 ГГц в двух местах — на полигоне Блоссом-поинт, а также на передатчике сверхширокополосного радара спутниковой визуализации Haystack в Массачусетском технологическом институте (MIT). Результат в Мэрилэнде пиковая мощность оказалась на 60% выше, однако в Массачусетсе были выше средние показатели, что в конечном итоге позволило получить большее количество энергии.
Как объяснил Пол Джаффе, доктор философии, руководитель направления Power Beaming and Space Solar, ученые не хотят использовать более высокую частоту микроволн, ведь это приведет к потере энергии при прохождении через атмосферу. Частота 10 ГГц позволяет использовать дешевые и надежные компоненты, потеря мощность при этом составляет менее 5% даже в сильный дождь.
Успешные испытания технологии открывают перспективы для передачи энергии с Земли в космос и обратно без вреда для живых организмов. Во время прошлых экспериментов с более мощными лучами инженеры использовали системы блокировки, которые останавливали передачу при приближении каких-либо объектов, но SCOPE-M таких мер предосторожности не требует.
Антенна-приемник SCOPE-M
Фото: NRL
«Как инженеры, мы разрабатываем системы, которые не превышают пределы безопасности.
Это означает, что они безопасны для птиц, животных и людей», — добавил Пол Джаффе.
Инженер-электронщик Брайан Тирни утверждает, что Минобороны США заинтересовано в беспроводной передаче энергии, особенно из космоса. По его словам, для таких целей можно использовать аналогичную решетку ректенн.
«Основное преимущество передачи энергии из космоса на Землю для Министерства обороны США состоит в том, чтобы уменьшить зависимость войск от поставок топлива, которые могут быть уязвимы для нападения», — объяснил физик.
Руководитель проекта Кристофер Роденбек утверждает, что микроволновые лучи являются самой экологичной технологией для передачи энергии. В отличие от других источников электроэнергии, микроволны могут передаваться из космоса круглосуточно и бесперебойно.
«Это то, чего сегодня не может сделать ни одна другая форма чистой энергии. С точки зрения уровня технологической готовности, я чувствую, что мы очень близки к демонстрации системы, которую мы действительно можем развернуть и использовать в Министерстве обороны США», — заявил Кристофер Роденбек.
Еще в 1891 году изобретатель Никола Тесла придумал резонансный трансформатор, способный передавать электричество без проводов. Так называемая катушка Теслы работала лишь на небольшом расстоянии, поэтому ей не нашлось широкого применения.
Ранее ученые спрогнозировали, как будут развиваться беспроводные технологии для передачи энергии. Сейчас существуют проекты, стремящиеся передавать электричество через спутники, микроволны и лазеры.
Писали также, что новый «Никола Тесла» запатентовал генератор бесконечной энергии, меняющий пространство и время. Инженер Сальваторе Сезар Пайс пытается воплотить в жизнь несколько амбициозных идей, которые значительно опережают современные технологии.
Сеть 5G может реализовать его мечту о беспроводном электричестве спустя столетие после неудачных экспериментов
На пике своей карьеры инженер-новатор-электрик Никола Тесла стал одержим идеей. Он предположил, что электричество может передаваться по воздуху на большие расстояния по беспроводной сети — либо через серию стратегически расположенных башен, либо через систему подвешенных воздушных шаров.
Все пошло не по плану, и амбиции Теслы по беспроводному глобальному электроснабжению так и не были реализованы. Но сама теория не была опровергнута: просто потребовалось бы невероятное количество энергии, большая часть которой была бы потрачена впустую.
Исследовательский документ предполагает, что архитекторы сети 5G, возможно, невольно построили то, что Tesla не удалось построить на рубеже двадцатого века: «беспроводную энергосистему», которую можно было бы адаптировать для зарядки или питания небольших встроенных устройств. в автомобилях, домах, на рабочих местах и на заводах.
Поскольку 5G опирается на плотную сеть мачт и мощный ряд антенн, вполне возможно, что та же самая инфраструктура с некоторыми изменениями сможет передавать энергию на небольшие устройства. Но передача по-прежнему будет страдать от ключевого недостатка башен Теслы: больших потерь энергии, которые может быть трудно оправдать, учитывая остроту климатического кризиса.
Сети 5G
Одна из башен Теслы, фото 1904 года.
Десятилетия назад было обнаружено, что сильно сфокусированный радиолуч может передавать энергию на относительно большие расстояния без использования провода для переноса заряда. Та же технология теперь используется в сети 5G: технология последнего поколения для передачи интернет-соединения на ваш телефон с помощью радиоволн, передаваемых с местной антенны.
Эта технология 5G призвана обеспечить увеличение пропускной способности в 1000 раз по сравнению с последним поколением, 4G, чтобы обеспечить возможность подключения до одного миллиона пользователей на квадратный километр, что делает моменты поиска сигнала на музыкальных фестивалях или спортивных мероприятиях чем-то особенным. мимо.
Для поддержки этих обновлений 5G использует некоторую инженерную магию, и эта магия состоит из трех частей: очень плотные сети с большим количеством мачт, специальная антенная технология и включение передачи миллиметрового диапазона (mmWave) наряду с более традиционными диапазонами.
Читать далее: 5G: что он предложит и почему это важно?
Последний из них, mmWave, открывает гораздо большую полосу пропускания за счет более коротких расстояний передачи. Для сравнения: большинство WiFi-маршрутизаторов работают в диапазоне 2 ГГц. Если у вашего маршрутизатора есть опция 5 ГГц, вы заметите, что фильмы транслируются более плавно, но вы должны быть ближе к маршрутизатору, чтобы он работал.
Увеличьте частоту еще больше (например, mmWave, которая работает на частоте 30 ГГц и выше), и вы увидите еще большие улучшения в пропускной способности, но вам нужно быть ближе к базовой станции, чтобы получить к ней доступ. Вот почему мачты 5G расположены более плотно, чем мачты 4G.
Мачты 5G сгруппированы более плотно, чем их предшественники. Lisic/Shutterstock
Несколько антенн позволяют мачтам формировать сотни лучей, похожих на карандаши, которые нацелены на определенные устройства, обеспечивая эффективный и надежный доступ в Интернет для вашего телефона в пути.Это те самые ингредиенты, которые нужны для создания беспроводной энергосистемы. Повышенная плотность сети особенно важна, потому что она открывает возможность использования диапазонов миллиметровых волн для передачи различных радиоволн, которые могут передавать как подключение к Интернету, так и электроэнергию.
Эксперименты с мощностью 5G
В экспериментах использовались новые типы антенн для облегчения беспроводной зарядки. В лаборатории исследователи смогли передать мощность 5G на относительно короткое расстояние чуть более 2 метров, но они ожидают, что будущая версия их устройства сможет передавать 6 мкВт (6 миллионных ватта) на расстояние 180 метров.
Для сравнения: обычные устройства Интернета вещей (IoT) потребляют около 5 мкВт, но только в самом глубоком спящем режиме.
Конечно, по мере разработки умных алгоритмов и более эффективной электроники устройства IoT будут потреблять все меньше и меньше энергии, но 6 мкВт — это все еще очень малая мощность.
Это означает, что, по крайней мере, на данный момент беспроводная мощность 5G вряд ли будет практичной для зарядки вашего мобильного телефона в течение дня. Но он может заряжать или питать устройства IoT, такие как датчики и сигналы тревоги, которые, как ожидается, получат широкое распространение в будущем.
Читать далее: Объяснитель: Интернет вещей
На заводах, например, сотни IoT-датчиков, скорее всего, будут использоваться для мониторинга условий на складах, прогнозирования сбоев в оборудовании или отслеживания движения деталей по производственной линии. Возможность передавать энергию непосредственно на эти устройства IoT будет способствовать переходу к гораздо более эффективным методам производства.
Проблемы с прорезыванием зубов
Но до этого нужно будет преодолеть трудности.
Для обеспечения беспроводной связи мачты 5G будут потреблять около 31 кВт энергии, что эквивалентно 10 чайникам с постоянно кипящей водой.
Хотя опасения, что технология 5G может вызвать рак, широко опровергнуты учеными, такое количество энергии, исходящей от мачт, может быть небезопасным. Грубый расчет предполагает, что пользователи должны находиться на расстоянии не менее 16 метров от мачт, чтобы соблюдать правила безопасности, установленные Федеральной комиссией по связи США.
Читать далее: Четыре эксперта расследуют, как началась теория заговора о коронавирусе 5G
Тем не менее, эта технология находится в зачаточном состоянии. Вполне возможно, что будущие подходы, такие как новая антенна с более узкими и более направленными лучами, могли бы значительно снизить потребление энергии — и потери — каждой мачтой.
В настоящее время предлагаемая система скорее напоминает вымышленное «Wonkavision» из романа Роальда Даля «Чарли и шоколадная фабрика», в котором удалось транслировать кондитерские изделия на телевизоры, но для производства гораздо меньших кондитерских изделий приходилось использовать огромную плитку шоколада.
один на другом конце.
Поскольку мощность беспроводной сети 5G будет потреблять большое количество энергии по сравнению с мощностью, которую она будет отдавать устройствам, мощность беспроводной сети 5G на данный момент является спекулятивной. Но если инженеры смогут найти более эффективные способы передачи электричества по воздуху, вполне может быть, что мечта Николы Теслы о беспроводной энергии может быть реализована — спустя более 100 лет после того, как его попытки потерпели неудачу.
Эмрод против технологии беспроводной передачи энергии дальнего действия Теслы
Мы в Emrod вдохновлены работой Николы Теслы и его мечтой о беспроводной энергетической системе. Хотя ему не удалось конкретно реализовать свое видение, он подал идею, которая захватила воображение многих людей, в том числе и нашего.
Нас часто спрашивают о разнице между технологией беспроводной передачи энергии (WPT) Emrod и Tesla. Наука и технология, лежащие в основе этих двух систем, существенно различаются концептуально и технически.
Компания Emrod разработала однонаправленную систему WPT, передающую мощность из одной точной точки в другую. Tesla разрабатывала всенаправленную систему WPT, предназначенную для передачи энергии во всех направлениях через землю.
В этом блоге описывается одно важное техническое различие между этими двумя системами путем сравнения всенаправленной и однонаправленной систем БПЭ.
Эксперимент Николы Теслы по беспроводной передаче энергии на большие расстояния
Пожалуй, самым известным изобретением Николы Теслы была катушка Теслы. Это была первая известная система, которая могла передавать электричество по беспроводной сети. Катушка Тесла представляет собой радиочастотный генератор, который приводит в действие резонансный трансформатор с воздушным сердечником с двойной настройкой для получения высоких напряжений при малых токах. [1] Тесла продемонстрировал способность катушек Теслы передавать энергию на короткие расстояния без соединительного провода.
В 1901 году, после успеха с катушкой Теслы, Никола Тесла начал работать над системой для передачи большего количества электричества на большие расстояния. Он построил Башню Теслы (также известную как Башня Уорденклиф), систему, которая подавала 300 кВт мощности в большую катушку, соединенную с мачтой высотой 200 футов. Наверху мачты находился шар диаметром 3 фута, который резонировал на частоте 150 кГц и распространял энергию во всех направлениях. Система представляла собой вертикальную катушку Тесла с заземленным основанием.
Теория Теслы заключалась в том, что если он подаст на Землю электрический ток нужной частоты, он сможет использовать то, что, по его мнению, было собственным электрическим зарядом планеты, и заставить его резонировать на частоте, которая будет усиливаться в виде «стоячих волн», которые могут быть прослушиваются в любой точке планеты для запуска устройств или, посредством модуляции, для передачи сигнала. Его система была основана больше на 19Идеи электропроводности и телеграфии 19-го века вместо более новых теорий воздушных электромагнитных волн с электрическим зарядом, проводимым через землю и возвращающимся по воздуху.
[2]
Нет веских доказательств того, что Башня Теслы успешно передает мощность, достаточную для того, чтобы сделать эту технологию БПЭ дальнего радиуса действия жизнеспособной для предполагаемого применения. Тем не менее, это было важное событие для дальнейшего развития беспроводных технологий.
За столетие, последовавшее за экспериментами Теслы, было сделано много прорывов, и сейчас мы живем в то время, когда коммерчески жизнеспособные приложения БПЭ большой дальности стали реальностью. В Emrod мы разработали коммерчески жизнеспособную систему WPT для беспроводной передачи электроэнергии на большие расстояния и достаточно эффективно, чтобы в определенных случаях использования она могла стать жизнеспособной альтернативой линиям электропередач.
WPT — это большая и широкая область, содержащая множество различных форм технологий и приложений. При рассмотрении или сравнении различных систем, например, систем Эмрода и Теслы, необходимо учитывать большое количество переменных.
Мы обращаемся к одной из этих переменных в этом блоге.
Факторы системы беспроводной передачи энергии
Существует множество способов беспроводной передачи энергии, в зависимости от технологии, используемой для создания, отправки и приема передаваемых волн. Учитывая применение системы беспроводной передачи энергии, необходимо пойти на определенные компромиссы в отношении характеристик системы. Например, длина волны на рабочей частоте, расстояние, на которое передается мощность, количество передаваемой мощности и размеры передатчика и приемника, и это лишь некоторые из них.
Классификация систем БПЭ на всенаправленные и однонаправленные описывает способ передачи микроволн системы БПЭ. Эта классификация помогает объяснить одно важное различие между технологией, разработанной Emrod и Tesla, и другими технологиями WPT.
Всенаправленные и однонаправленные микроволновые системы БПЭ
Всенаправленный и однонаправленный описывает способ, которым волны посылаются от передающей антенны.
Всенаправленная микроволновая мощность
Всенаправленная беспроводная система передачи энергии обеспечивает беспроводную мощность для нескольких пользователей без точного обнаружения цели. Передающая антенна посылает энергию одинаково во всех направлениях. Работа Теслы более века назад является первым известным примером всенаправленной системы беспроводной передачи.
Сбор энергии — еще один пример использования всенаправленной системы. В 2017 году Вашингтонский университет разработал телефон без батареи, использующий сбор радиочастот. Телефон питался за счет сбора и преобразования энергии окружающих радиосигналов, передаваемых базовой станцией на расстоянии до 31 фута.
Существующая технология всенаправленной микроволновой мощности может передавать только минимальное количество энергии, а направление передачи нельзя надежно контролировать. Как гласит история, Дж. П. Морган лихо убил идею Теслы о беспроводной энергии, спросив: «Где мне поставить счетчик?».
Однонаправленная микроволновая мощность
Однонаправленная беспроводная передача энергии фокусируется на одной цели, направляя энергию из одного точного места в другое.
Технология Emrod относится к категории однонаправленных БПЭ. Мощность передается напрямую от одной передающей антенны к приемной антенне, как если бы она шла по виртуальному проводу.
Этот тип системы позволяет передавать большие объемы энергии контролируемым и направленным образом, поэтому он подходит в качестве альтернативы линиям электропередач.
Другие примеры применения БПЭ с узким лучом включают питание дронов в полете, питание удаленных населенных пунктов и передачу энергии из космоса на землю. В 1964 и 1968 Уильям С. Браун применил всенаправленный WPT к летающему дрону. Хироси Мацумото успешно привел в действие небольшой самолет в 1992 году. С тех пор было проведено множество успешных экспериментов с различными уровнями мощности, расстояния и эффективности.
Заключение
Беспроводная передача энергии — это обширная область, в которой существует множество различных приложений и технологий. Существуют значительные различия между различными технологиями в этой области, которые необходимо учитывать при сравнении двух систем и их приложений. Характеристика, которую мы рассмотрели в этой статье, всенаправленная или однонаправленная, описывает, передает ли система мощность без точного обнаружения цели (всенаправленная) или из одной определенной точки в другую (однонаправленная).
Представление Николы Теслы о беспроводной энергии описывается как «собирать и распределять энергию со всего мира с основным использованием для питания изолированных домов». Первоначальная технология, которую он разработал для достижения этой цели, башня Тесла, была всенаправленной системой WPT.
Компания Emrod сосредоточила свои усилия на разработке системы, способной передавать большие объемы энергии на большие расстояния эффективным, надежным, безопасным и коммерчески выгодным способом в качестве альтернативы инфраструктуре линий электропередач.