by sa vízia stať skutočnosťou?
Mobil bez nabíjačky, notebook bez batérií?
Vedci z univerzity MIT (Massachusetts Institute of Technology) sa nazdávajú, že svet mobilov, laptopov, domácich robotov vysávačov a ďalších zariadení závislých dnes od batérií a prostredníctvom nabíjačiek aj od elektrických káblov by mohol byť čoskoro minulosťou.
Tím výskumníkov pod vedením profesora Marina Soljačiča z MIT demonštroval bezdrôtový prenos elektrickej energie. Na vzdialenosť viac ako dvoch metrov sa im podarilo preniesť elektrickú energiu s výkonom dostatočným na napájanie šesťdesiatwattovej žiarovky.
Ako to myslel Tesla?
Hovorí sa, že aj americký Chorvát Nikola Tesla, veľký rival svojho súčasníka T.A. Edisona, objaviteľ elektromotora na striedavý prúd, alternátora, kondenzátora a mnohých ďalších objavov a vynálezov (vraj dokázal vyrobiť aj umelý guľový blesk) pracoval na bezdrôtovom prenose elektrickej energie (zoznam patentov N. Teslu). Osud tejto postavy zostáva zahalený tajomstvom, rovnako ako časť jeho výskumov, ktoré sa rozhodol nezverejniť a výsledky si vzal do hrobu. Dodnes sa ale špekuluje o akejsi Teslovej zbrani, ktorá mala byť založená na elektromagnetickom impulze. Dnes podobnými prostriedkami na ničenie infokomunikačného vybavenia nepriateľa disponujú moderné armády.
Ťažko by sme tu však mohli hovoriť o efektívnom prenose energie na praktické použitie v bežných zariadeniach, aj keď vyrobiť indukovaný elektrický prúd z elektromagnetického poľa nie je v zásade žiadny problém. Ten nastáva pri prenose energie v takejto forme, pretože drvivá väčšina z nej sa neefektívne stráca v priestore a pri dostatočne vysokej intenzite poľa môže ohroziť živé organizmy na trase prenosu (mikrovlnka).
Princíp vyžarovania TV a rozhlasových vysielačov, ktorý je dobrý na plošné šírenie informácií, je nevhodný na napájanie spotrebičov. Zvýšenie účinnosti použitím smerových žiaričov prináša ďalšie riziká a komplikácie (potrebná priama viditeľnosť, ochrana zdravia), preto je jeho praktické využitie nereálne. Opäť sa objavili len vojenské aplikácie na rozháňanie davu pomocou mikrovlnného žiarenia.
Môže za to mobil
Profesor Soljačič dostal vnuknutie hľadať riešenie bezdrôtového napájania pred niekoľkými rokmi, keď ho opäť v noci prebudil jeho mobil, pípaním signalizujúci vybitú batériu. Napadlo ho, aké by to bolo praktické, ak by sa mobil dokázal nabiť bez toho, aby sme ho museli pripojiť k nabíjačke. Cesta k použiteľnému riešeniu cez hľadanie vhodnej technológie nakoniec viedla k myšlienke využiť magnetickú viazanú rezonanciu.
Rezonancia všeobecne (mechanická, akustická, elektrická) vedie k efektívnej výmene energie medzi rezonujúcimi predmetmi, pričom výhodou je, že predmety naladené na inú, než rezonančnú frekvenciu ovplyvňuje len veľmi slabo. Známy je príklad operného speváka, ktorý dokáže vhodnou tóninou spevu rozbiť pohár naplnený kvapalinou do istej výšky. Ostatné poháre naplnené do rôznych výšok a umiestnené v tej istej miestnosti zostanú neporušené - to je akustická rezonancia.
Tím z MIT sa zameral na magneticky viazané rezonátory, pričom prenos energie v pásme niekoľkých MHz sa podaril na vzdialenosť niekoľkonásobne väčšiu, než sú rozmery rezonátorov. Vysielač mal podobu medenej cievky pripojenej na zdroj elektrickej energie, na rovnaký prijímač bol zas zapojený spotrebič, v tomto prípade žiarovka. Magnetické pole má tú výhodu, že len málo pôsobí na živé organizmy v priestore a taktiež neovplyvňuje väčšinu bežných materiálov.
Ak vám princíp magneticky viazaných rezonátorov pripomína obyčajný elektrický transformátor, kde sa energia takisto prenáša z primárneho do sekundárneho vinutia pomocou magnetickej indukcie, nie ste ďaleko od pravdy. Pri transformátore však musia byť vinutia čo najbližšie pri sebe a v porovnaní s magneticky viazanou rezonanciou je prenos energie pomocou bežnej indukcie asi miliónkrát slabší.
Notebook bez batérií
Výhoda magneticky viazaných rezonátorov je aj v tom, že nespotrebovaná energia sa nevyžaruje bezúčelne do okolitého prostredia, ale zostáva sústredená okolo vysielajúceho rezonátora. Účinnosť prenosu závisí síce od rozmerov rezonátorov, ale podľa jedného z autorov projektu, Roberta Moffatta, už rozmery bežného notebooku by umožnili jeho bezdrôtové nabíjanie, ba dokonca jeho prácu bez batérií v priestoroch bežných miestností. Neprekážali by ani rôzne predmety v dráhe medzi vysielačom a prijímačom, pretože magneticky viazaná rezonancia nevyžaduje optickú viditeľnosť.
Na otázku, ako je možné, že ešte nikto s podobnou myšlienkou prenosu energie neprišiel, keď fyzikálny princíp je dávno známy, odpovedal John Joannopoulos.
"V minulosti bol dopyt po bezdrôtovom nabíjaní malý, ale v dnešnej dobe mobilných telefónov, laptopov, rôznych MP3 prehrávačov, domácich robotov a ďalších zariadení napájaných z batérií je potreba takéhoto riešenia aktuálna." Príchod mobilnej telefónie umožnil odstrihnúť telefón od telefónnych drôtov, WiTricity (wireless electricity) odstrihne elektrospotrebiče od elektrických zásuviek.
Ak sa všetko podarí dotiahnuť do komerčnej podoby... Výskum WiTricity bol podporovaný okrem katedry fyziky a katedry elektroinžinierstva a počítačovej vedy MIT aj armádnym Institute for Soldier Nanotechnologies. V podmienkach bojového nasadenia by priniesla možnosť bezkáblového prenosu energie nezanedbateľnú strategickú výhodu, otázkou je, či by prípadné vojenské využitie riešenia neoddialilo jeho dostupnosť v bežnom živote.
Autor: erik
Najdôležitejšie správy z východu Slovenska čítajte na Korzar.sme.sk.
