无线供电技术简介
麻省理工学院的科学家正在开发一种新的供电方式,利用无辐射的无线能量传输来驱动电器,无论是手机、笔记本电脑还是数码相机。如果这项研究成功,他们的充电器可以全部退役。
这项研究始于2007年6月,当时麻省理工学院物理系副教授马林·索尔贾西奇(Marin Soljacic)的手机电池报销,于是他下定决心联合其他几位老师和研究生,为这些日常便携式电器开发一种更简单的供电方式。
这项技术的原理其实很简单,我们每天接触到的电磁波都是携带能量的。无线电广播发射时,大部分能量都分散在空气中,而这项技术就是利用一个非放射性的场来聚集这种能量。众所周知,特定频率的电磁波会引起物体的振动,两个自然频率相同的物体可以传递这种振动,从而传递能量。我们可以让一个物体比如铜天线发出电磁波,让接收器接收,并转化为能量。理论上,现在所有使用电池的电器都可以通过这种方式供电。当然,现阶段这种传输也仅仅局限于几米的短距离。
关于电磁辐射对人体的影响,研究人员正在进行实验,以最终达到FCC标准的要求。开发商称,目前的辐射水平大概和核磁振动器差不多,应该在安全范围内。
如果实验顺利,这种无线供电技术将会有非常巨大的发展空间,比如铺设地下线路,给我们的手机充电,甚至可以随时移动汽车。然而,研究人员指出,该技术仍处于初级阶段,这些前景仍在想象中。一百年前,特斯拉就已经建立了无线输电的广播塔,想实现他发明交流电后的又一次输电革命,但最终没有实现,但他的无线输电实验在当时是成功的。这个技术好像几百年前就出现了,也差不多实现了,但是为什么我们还在用有很多烦人电线的电器?今天这种技术失传了吗?真的有可能实现大规模电力无线传输吗?
特斯拉发明了“放大器发射机”,现在叫大功率高频传输线* * *振动变压器,用于无线传输测试。特斯拉将地球视为内导体,将地球的电离层视为外导体。通过他的放大发射机,利用放大发射机特有的径向电磁波振荡模式,在地球和电离层之间建立起约8 Hz的低频振动,利用地球周围的地表电磁波传输能量。无受电端时,发射机只与天地谐振腔交换无功能量,整个系统有功损耗很小。该方案不仅可行,而且高效、生态安全,不会干扰无线电通信。
这种权力传递不是很准确,也就是说,任何可能的装备都可以半路“横刀夺爱”,夺走原本属于别人的权力。如果实现这种无线电力传输,有一个前提,就是人类所产生的电力已经完全满足了所有人的需求,否则,就目前全球紧张的能源趋势而言,更难以实现谁会白白用电。此外,政治因素也是一个大问题。
根据预测,个人认为,目前人类彻底摆脱能源困境的唯一途径是通过可控核聚变技术。2007年10月24日,北京时间21: 15,国际热核聚变实验堆(ITER)在法国卡达拉奇正式建成,中国也出资10%的项目。谁也说不准什么时候能成功,但各科技强国都投入了大量资金进行研究,预计在未来50年内实现(这也是我的猜测)。如果成功,举个简单的例子,海水中有百分之三的水分子是重水分子。所以一升普通海水在这种技术下可以产生300升汽油能量。届时,这种能量广播很可能覆盖全球,每个人都可以像现在的手机网络一样,随时随地无线受电。
据英国广播公司报道,美国麻省理工学院的科学家在最新一期《科学》杂志上报告说,他们通过电磁感应,在距离电源两米多的地方成功点亮了一个60瓦的灯泡。科学家称这项技术为“无线电力传输技术”。通过使用基本的物理原理,笔记本电脑最终可以“在空中”充电。
研究小组用两个直径为60厘米的铜线圈做实验。一个线圈作为电力发送器连接到电源,另一个线圈作为电力接收器放置在两米远的地方,并连接到灯泡。科学家利用“* * *振动”的原理。当发送器的电源接通时,两个线圈都以10 MHz的频率振动,从而产生强大的电磁场,来自发送器的电振动可以传递到接收器。虽然两个线圈没有连接,但仍然可以从远处供电,使灯泡发光。即使在电源和灯泡之间放置木头、金属或其他电器,灯泡依然会发光。
研究人员表示,人体对电场的反应很强,但对磁场的反应很小,因此这一系统不会影响人体健康。一些研究人员表示,在真正应用于生活之前,还需要进一步的实验。
中科院电工所所长孔鲤认为,无线电能传输是一种不同于有线传输的特殊供电方式。电磁波可以在太空中传播,因此有可能像报道中所说的那样,通过无线传输点亮电灯。
实现无线电能传输的方式有两种,一种是研究人员在报告中提出的两个线圈的电磁感应方式,另一种是将电能以激光或微波的形式传输到远程接收天线,经过整流调制后作用于负载。
无线电力传输的原理并不难理解,只是还没有得到很好的应用。由于电磁波在自由空间中传播,能量不易集中,方向性差,尤其是微波,在空间中扩散,使得原本很少的能量失效得更快。所以无线传输很难传输大量的能量,功率低,整体效率差,而且会对空间造成很大的电磁污染。
作为一项科学研究,对无线能量传输技术的研究可能会促进其他科技领域的发展,但这种技术只适用于一些特定的场合,比如卫星与人造飞行器之间的能量传输可以通过无线方式进行。
国内研究无线电能传输的原理大家都知道,但是因为效率低,合理使用的场合少,所以研究的人不多。有一个科学技术合理使用的问题。无线传输可以用于一些特殊用途,但是如果作为远距离地面传输或者家用电器长时间充电,我觉得可能不太实用。
在日本横滨举行的AT International 2009展会上,日本昭和飞机工业公司展出了一种非接触式供电系统。该系统基于电磁感应原理,可以无线传输电能。两个感应线圈可以彼此相邻地放置在左侧和右侧,或者彼此上下对应。
该技术使用的电磁感应技术原理与中学生在课本上学到的知识没有太大区别。可以在10 cm左右的位置提供动力传输。但是,将其放置在水平位置可能会损失一些电能,线圈本身也会发热。
因为专利问题,昭和飞机工业公司没有透露具体的实施细节。然而,该公司声称,这种供电系统可以提供90%以上的传输效率,此外,该公司还可以实现两个线圈之间的距离在60厘米以上的电力传输。
公司演示了100W的10白炽灯在60 cm的距离照射,两线圈之间放一个金属煎锅,证明煎锅不发热。两个发射线圈的尺寸为50x50,厚度为5cm。
昭和飞机工业公司表示,这套系统可以为电动汽车充电,或者在便利店停车时为有供电需求的冷藏车提供辅助电源。