Беспроводная передача электроэнергии

В данной статье я расскажу о плюсах и минусах беспроводной передачи электроэнергии. Ну, а также о её способах. Данную информацию я собрал из различный источников и объединил её воедино, дополняя различными примерами. 

Передача электричества будет осуществляться без использования проводов . Что поможет избавиться от большого количества линий электропередач. Осуществление данного метода передачи будет благодаря электростатической индукции. Например: можно создать такие условия, при которых беспроводная лампа будет светить в любом месте комнаты.

Есть различные способы это сделать. Я разберу наиболее эффективные.

Основную роль в передаче энергии играют радиоволны.  Радиоволновую передачу энергии можно сделать более направленной, значительно увеличив расстояние эффективной передачи энергии путём уменьшения длины волны электромагнитного излучения, как правило, до микроволнового диапазона. Для обратного преобразования микроволновой энергии в электричество может быть использована ректенна, эффективность преобразования энергии которой превышает 95 %. Данный способ был предложен для передачи энергии с орбитальных солнечных электростанций на Землю и питания космических кораблей, покидающих земную орбиту.  Возможно именно этот способ поможет нам в будущем освоения космоса.

Плюсы:

 Очень высокое КПД.

Может осуществляться передачу энергии в любых погодных условиях.

Минусы:

Волна большой мощности может нанести вред человеку.

Необходим большой передатчик и приемник для передачи на большие расстояния.

Лазерный метод:

в том случае, если длина волны электромагнитного излучения приближается к видимой области спектра (от 10 мкм до 10 нм) энергию можно передать путём её преобразования в луч лазера, который затем может быть направлен на фотоэлемент приёмника.  Данный метод крайне неэффективен, так как при его осуществление есть огромный потери КПД . Например, для передачи электроэнергии на расстоянии 1 км он теряет 90% всей энергии . Это происходит из-за воздействии атмосферы на луч. Постоянное перемещения молекул и т.д. А также нужна прямая видимость цели. Что опять же осуществляет трудности . А что если энергию передавать в вакууме? Например, пользоваться этим лучом в космосе, где практически нет воздействия частиц на лазер. Это тоже мало эффективно  в силу технических и физиологических трудностей .

Электростатическая индукция:

Электростатическая или ёмкостная связь представляет собой прохождение электроэнергии через диэлектрик. На практике это градиент электрического поля или дифференциальная ёмкость между двумя или более изолированными клеммами, пластинами, электродами или узлами, возвышающимися над проводящей поверхностью. Электрическое поле создается за счёт заряда пластин переменным током высокой частоты и высокого потенциала. Ёмкость между двумя электродами и питаемым устройством образует разницу потенциалов. 

Объясню более простыми словами это перераспределение зарядов между пластинами.

Электрическая энергия, передаваемая с помощью электростатической индукции, может быть использована в приёмном устройстве, например, таком, как беспроводные лампы. Тесла продемонстрировал беспроводное питание ламп освещения энергией, передаваемой переменным электрическим полем. В теории можно создать такие условия ,что телефон не будет разряжаться в доме,комнате. Но опять же вопрос, насколько это безопасно и насколько сократится срок службы телефона.

Метод электромагнитной индукции:

Простыми словами: ток, протекающий через первичную обмотку, создаёт переменное магнитное поле ,оно действуют на вторичную обмотку и таким образом, создаёт электрический ток. На картинке первичная обмотка- это оголенный медный провод, обмотанный вокруг трубки . А вторичная- синий провод.

Электрический трансформатор является простейшим устройством для беспроводной передачи энергии. Первичная и вторичная обмотки трансформатора прямо не связаны. Передача энергии осуществляется посредством процесса, известного как взаимная индукция. Основной функцией трансформатора является повышение или понижение первичного напряжения. Бесконтактные зарядные устройства мобильных телефонов и электрических зубных щёток являются примерами использования принципа электродинамической индукции. Индукционные плиты также используют этот метод. Основным недостатком метода беспроводной передачи является крайне небольшое расстояние его действия. Приёмник должен находиться в непосредственной близости к передатчику для того, чтобы эффективно с ним взаимодействовать. Примером может являться всем известная зарядка компании Apple 🍏.

Многие современные компании уже разрабатывают или уже разработали электромобили которые смогут ехать по дороге и не разряжаться. Кстати проект уже запустили в Швеции. Вот отрывок из статьи. 

Низкочастотный переменный ток может быть передан с низкими потерями по земле, поскольку общее сопротивление земли значительно меньше, чем 1 Ом. Электрическая индукция возникает преимущественно из-за электропроводимости океанов, металлических рудных тел и подобных подземных структур. Электрическая индукция также вызывается электростатической индукцией диэлектрических областей, таких, как залежи кварцевого песка и прочих непроводящих минералов. 

Никола Тесла обнаружил, что электроэнергия может передаваться и через землю, и через атмосферу. В ходе своих исследований он добился возгорания лампы на умеренных расстояниях и зафиксировал передачу электроэнергии на больших дистанциях. Башня Ворденклиф задумывалась как коммерческий проект по трансатлантической беспроводной телефонии и стала реальной демонстрацией возможности беспроводной передачи электроэнергии в глобальном масштабе. Установка не была завершена из-за недостаточного финансирования.В то время обогащение людей было  важней чем революционная разработка. В доказательство этому можно привести цитату инвестора.

Подводя итог, можно сказать, что беспроводная передача электроэнергии не смогла бы заменить все действующие линии электро передач. Зная, что в розетке 220в. А в среднем электрическом приборе мощность 4 Квт. Мы можем рассчитать потребляемый им ток. По формуле-P=U*l . Исходя из формулы получаем примерно 20 ампер.  Так как, например, что бы обеспечить электричеством город Брянск численностью 500.000 тысяч человек. Мы должны 4 Квт умножить на 500.000 тыс. Получим нужную мощность  2Гвт. А это равняется 2 энергоблокам атомной станции. 

Что же касается влияния элект. волн  на организм человека . Так это раздражение нервной системы ( нарушение сна, ухудшение памяти и т.д.).

 По моему мнению, беспроводная энергия может успешно использоваться  в домашних условия для зарядки приборов или удобного пользования ими. Ну или же в производстве каких либо приборов и их работе.

Автор статьи: Ярослав Курсаков