Беспроводное электричество представляет полный отказ от использования проводов и является мечтой каждого современного человека.
Электрический кабель сегодня стал настоящей «цепью» для пользователей. Заряда батарей современных телефонов, ноутбуков и прочих гаджетов хватает не больше, чем на 10 часов активного использования. Полностью отказаться от использования проводного электричества сегодня невозможно, так как технологии с каждым днем совершенствуются.
Беспроводная система передачи энергии
Еще в 2008 году на форуме инженеров и технологов для обсуждения продуктов Интел (IDF) была впервые продемонстрирована первая система передачи энергии на расстояние. Работники Intel разработали совместную уникальную установку. Ее работа основана на резонансе электромагнитной индукции. Проект получил название WiTricity и реализован в реальной жизни.
Установка состояла из нескольких антенн. Базовый передатчик имел диаметр больше полуметра. Материалом для его изготовления служила медь. Одна антенна создавала специфическое электромагнитное поле. Методом индукции получался электрический ток. Его источником является контур другой антенны.
Несмотря на то, что это был лишь экспериментальный образец, он показал просто непревзойденный результат. Во время демонстрации беспроводное электричество передавалось на расстоянии до одного метра. 
При этом коэффициент полезного действия составлял более 75%. Уже на расстоянии нескольких метров уровень сигнала падал до 50%. Уже в этом прототипе есть практические способы применения: зарядка аккумуляторных батарей.
Сейчас беспроводное электричество может быть применено в самых разнообразных приложениях и средах. Способность передавать энергию безопасно, эффективно и на расстоянии может улучшить продукты, сделав их более удобными, надежными и экологически чистыми.
Технология может быть использована для обеспечения прямого беспроводного питания — когда вся необходимая мощность устройства обеспечивается по беспроводной сети и не требуется никаких батарей. Этот режим предназначен для устройства, которое всегда используется в пределах небольшого расстояния от его источника питания.
Выпускается автоматическая беспроводная зарядка — когда устройство с перезаряжаемыми батареями заряжается само во время использования или в состоянии покоя, не требуя замены шнура питания или батареи. Этот режим предназначен для мобильного устройства, которое может использоваться как в пределах, так и вне зоны действия его источника питания.
Технология делает устройства более удобными:
- Отсутствие ручной подзарядки или замены батарей.
- Исключаются неприглядные, громоздкие и дорогостоящие шнуры питания.
- Устройство более надежно за счет уменьшения частоты отказов продукта, зафиксировав «самое слабое звено» как изгиб проводки и механические соединения.
- Получается более экологически чистое устройство.
- Уменьшается использование одноразовых батареек.
- Используется эффективная электрическая «сетевая мощность» непосредственно вместо неэффективной зарядки аккумулятора.
Сколько энергии можно передать?
Технология беспроводного электричества сама по себе способна масштабироваться от приложений, требующих милливатт до тех, которые требуют несколько киловатт мощности.
На какое расстояние технология может передавать энергию?
Технология рассчитана на «средние» расстояния, которые мы считаем от сантиметра до нескольких метров. Фактический рабочий диапазон для беспроводного электричества определяется многими факторами, включая размеры источника питания и устройства захвата, желаемую эффективность и количество передаваемой мощности.
Преимущества высокоэффективной передачи энергии на расстояние могут быть достигнуты при уровнях мощности от милливатт ватт до нескольких киловатт. Это позволяет использовать технологию в таких разнообразных приложениях, как питание беспроводной мыши или клавиатуры (милливаты) для подзарядки электрического пассажирского автомобиля (киловатты). Технология работает в режиме «слежения за нагрузкой», передавая только столько энергии, сколько требуется питаемому устройству.
Насколько эффективна технология?
Эффективность передачи мощности зависит от относительных размеров источника питания и устройств захвата, а также от расстояния между устройствами. Максимальная эффективность достигается, когда устройства находятся относительно близко друг к другу, и может превышать 95%.
КПД может быть определено как количество полезной электрической энергии, доступной питаемому устройству, деленное на количество энергии, которое потребляется источником. Когда устройство с питанием больше не нуждается в захвате дополнительной энергии, источник питания автоматически снизит свое энергопотребление до энергосберегающего состояния «холостого хода».
Каково будущее?
Беспроводное электричество должно быть вдвое эффективнее, чтобы конкурировать с традиционными химическими батареями.
Передача энергии без проводов — это не теория или простая возможность, это теперь реальность. Электрическую энергию можно экономно передавать без проводов на любые земные расстояния. Многие исследователи установили в многочисленных наблюдениях, экспериментах и измерениях, качественных и количественных.
Беспроводное электричество имеет огромные преимущества, такие как высокая целостность передачи и низкие потери (эффективность 90-97%), и энергия может быть передана в любую точку земного шара и устранить необходимость в неэффективной, дорогостоящей и капиталоемкой сети кабелей, башен и подстанций. Система позволит снизить стоимость электроэнергии, используемой потребителем, и избавиться от ландшафта проводов, кабелей и опор ЛЭП.
Имеет недостатки, такие как реактивная мощность, которая была признана незначительной и биологически совместимой. Она оказывает огромное экономическое воздействие на человеческое общество.
Чтобы добиться практичной и безопасной беспроводной передачи энергии, необходимо использовать физическое явление, которое позволяет источнику питания и устройству обмениваться энергией и не взаимодействовать с живыми существами и другими объектами окружающей среды, такими как мебель или стены.
Методы беспроводной передачи энергии
«Рабочий» метод индуктивный. Индуктивная зарядка несет гораздо меньший риск поражения электрическим током, по сравнению с проводящей зарядкой, потому что нет открытых проводников. Индуктивная зарядка используется для имплантированных медицинских устройств, требующих периодического или даже постоянного внешнего питания, а также для электрических гигиенических устройств, таких как зубные щетки, бритвы и т. д., которые часто используются вблизи или даже в воде.
Многие другие методы беспроводного электричества опираются либо на широковещательную, либо узколучевую (направленную) передачу радио или световых волн.
Широковещательное излучение радиочастотной энергии обычно используется для беспроводной передачи информации, поскольку информация может передаваться по широкому кругу каналов нескольким пользователям. Мощность, получаемая каждым радиоприемником или беспроводным приемником, мизерна и должна быть усилена в приемном блоке с помощью внешнего источника питания. Поскольку подавляющее большинство излучаемой энергии тратится впустую в свободное пространство, радиопередача считается неэффективным средством передачи энергии.
В дополнение к радиоволнам, видимые и невидимые световые волны могут быть использованы для передачи энергии. Солнце является отличным источником излучения световой энергии, и промышленность упорно работают над разработкой фотоэлектрических технологий для преобразования солнечных лучей в электрическую энергию.
Лазерный луч — это форма направленного светового излучения, в которой видимые или невидимые световые волны могут быть сформированы в коллимированный луч, доставляющий энергию целенаправленным образом. Однако, как и в случае направленных радиоволн, безопасная и эффективная передача лазерной энергии требует четкой линии визирования между передатчиком и приемником.
Безопасность технологии
Безызлучательная передача энергии безопасна для людей и животных.
Технология беспроводного электричества — это нерадиоактивный способ передачи энергии, основанный на магнитном ближнем поле. Магнитные поля очень слабо взаимодействуют с биологическими организмами людьми и животными и с научной точки зрения считаются безопасными. Организм не реагирует на магнитные поля и имеет почти нулевую реакцию на магнитные поля с точки зрения количества энергии, которую оно поглощает. Доказательством безопасности магнитных полей служит широкое распространение и безопасность бытовых магнитно-индукционных варочных панелей.
Беспроводная передача приводит к уровням электрических и магнитных полей, которые хорошо укладываются в нормативные рекомендации. Технология не порождает радиочастотных излучений, которые мешают другим электронным устройствам, и не является источником уровней электрического и магнитного полей, которые представляют опасность для людей или животных.
Пределы воздействия магнитных полей на человека устанавливаются регулирующими органами и основаны на широком научном и медицинском консенсусе.
Возможно, уже совсем скоро провода и кабели будут использоваться только для передачи энергии на дальние расстояния, а в домах их вовсе не будет. Сегодня компания Intel активно работает над беспроводными зарядными устройствами.
Скептики подвергают большому сомнению новые технологии. Мощное магнитное поле может стать потенциально опасным источником излучения. Для беспроводного электричества на расстояние большее, чем пару метров, потребуется многократно увеличить мощность. Это может стать потенциальной проблемой. Однако несмотря на это данная технология имеет все шансы заменить провода электрические и перевести человечество на качественно новый уровень жизни.
Беспроводная зарядка сейчас довольно распространенное явление в современных девайсах.
