Znajdź zawartość

Przed pięcioma laty informowaliśmy o stworzeniu przez Massachusetts Institute of Technology technologii bezprzewodowego przesyłania prądu - Witricity. Teraz firma o tej samej nazwie zapowiada, że jej pierwsze urządzenia trafią na rynek jeszcze w bieżącym roku. Eric Giler, prezes firmy, dokonał pokazu dla dziennikarzy. Skierował pilota na niewielki czarny panel przymocowany do ściany, a naciśnięcie przycisku spowodowało, że zapaliły się trzy lampki, a leżący na biurku komputer przenośny zaczął się ładować Panelu z lampkami i komputerem nie łączył żaden kabel, energia przesyłana była bezprzewodowo. Witricity zapewnia, że pierwszy produkt firmy, urządzenie służące do bezprzewodowego zasilania elektroniki przenośnej, znajdzie się w sklepach jeszcze w bieżącym roku. Za rok lub dwa właściciele samochodów elektrycznych dostaną do swoich rąk urządzenie, które pozwoli na ładowanie akumulatorów bez potrzeby podłączania samochodu kablami. Później mogą pojawić się urządzenia do bezprzewodowego ładowania rozruszników serca i innych implantów. Pomysł na bezprzewodowe przesyłanie prądu nie jest nowy. Pierwsze urządzenia prezentował Nikola Tesla przed stu laty. Od pewnego czasu są dostępne np. specjalne maty, które zapewniają energię myszkom komputerowym. Jednak wszystkie tego typu sprzedawane już urządzenia mają poważną wadę - wymagają fizycznego kontaktu z ładowanym urządzeniem. Nie jest to zatem dużo wygodniejsze niż podłączanie urządzenia do prądu. Przesyłanie prądu na odległość zakłada wykorzystanie pola magnetycznego. Przepuszcza się prąd przez cewkę, co powoduje powstanie takiego pola. Gdy w bezpośrednim sąsiedztwie mamy podobną cewkę, również i w niej pojawia się pole magnetyczne, generujące prąd elektryczny. Wystarczy jednak obie cewki od siebie odsunąć, by wydajność tej metody przekazywania energii gwałtownie spadła. Dlatego też wymagany jest obecnie bezpośredni kontakt urządzenia ładującego z ładowanym. Witricity radzi sobie z tym problemem dobierając precyzyjnie częstotliwość drgań każdej cewki, dzięki czemu straty są minimalne. Odległość, na jaką można w ten sposób przekazać energię zależy od wielkości cewki. Małe cewki, mieszczące się np. w telefonach komórkowych, pozwolą na efektywne ładowanie ich z odległości kilkunastu centymetrów. Witricity pokazało jednak prototypy pozwalające na przesyłanie energii na odległość około metra. Co prawda można przesyłać też energię za pomocą laserów i mikrofal, jednak po pierwsze oba urządzenia muszą znajdować się wówczas na wprost siebie, a po drugie są do metody niebezpieczne. Możliwe jest także zwiększenie odległości używając dodatkowych cewek pośredniczących. Podczas pokazu urządzonego przez Gilera cewki umieszczono też pod dywanem pomieszczenia, co pozwoliło na ładowanie komputera i zapalanie lampek na większą odległość. Witricity opracowało też prototypowy stół ładujący położone na nim urządzenia nawet wówczas, gdy znajdują się w torbie czy pudełku. Stworzyło też prototypową myszkę i klawiaturę ładowaną bezprzewodowo z monitora komputerowego. Firma podpisała wielomilionowy kontrakt z Toyotą na opracowanie systemu do bezprzewodowego ładowania samochodów elektrycznych. Witricity to jedna z wielu firm pracujących nad tego typu technologiami. Co więcej powstają nawet pomysły ładowania samochodów elektrycznych będących w ruchu. Utah State University otrzymało federalny grant w wysokości 2,7 miliona dolarów, dzięki któremu na przystankach autobusowych w Utah powstają urządzenia bezprzewodowo ładujące autobusy. Z kolei badacze z Oak Ridge National Laboratory i Stanford University pracują nad systemem cewek wbudowanych w drogi. Zapewniałyby one przejeżdżającemu pojazdowi wystarczająco dużo energii, by mógł dojechać do kolejnego zestawu cewek znajdującego się milę dalej. Umieszczone przy cewkach urządzenie wykrywałoby nadjeżdżający pojazd i rozpoczynało jego ładowanie. Specjaliści oceniają, że każdy z takich zestawów cewek kosztowałby mniej niż milion dolarów. Bezprzewodowe ładowanie pojazdów elektrycznych jest niezwykle wygodne. Nie musisz zmagać się z kablami, nie przejmujesz się pogodą, nawet nie musisz pamiętać o tym, by załadować samochód. Myślę, że ten pomysł szybko chwyci - mówi John Miller z Oak Ridge.

Być może już wkrótce, dzięki pracom naukowców z Massachusetts Institute of Technology, z naszego domu znikną kable przesyłające... energię elektryczną. Uczonym z Wydziałów Fizyki, Inżynierii Elektrycznej oraz Nauk Komputerowych udało się przybliżyć ten dzień. Zespół pod kierunkiem profesora Marina Soljacica zapalił 60-watową żarówkę, która znajdowała się w odległości 2 metrów od źródła zasilania. Pomiędzy żarówką a źródłem nie było żadnego fizycznego połączenia. Nowa technologia została nazwana WiTricity, od wireless electricity (bezprzewodowa elektryczność). Idea rozpoczęcia badań nad bezprzewodowym przesyłaniem energii elektrycznej zrodziła się w głowie profesora Soljacica przed sześcioma laty, gdy po raz kolejny obudził go telefon komórkowy sygnalizujący, że wyczerpują się baterie. Soljacicowi zamarzył się dzień, w którym urządzenia same będą się ładowały, bez pomocy człowieka. Profesor zaczął zastanawiać się nad zjawiskiem fizycznym, które można by wykorzystać do bezprzewodowego przesyłania energii elektrycznej. Takie zjawiska znane są od dawna. Energia przesyłana jest przez promieniowanie elektromagnetyczne, wykorzystywane np. w transmisji radiowej. Jest to świetna metoda przesyłania informacji, jednak mało skuteczna podczas przesyłania energii. Promieniowanie rozchodzi się we wszystkich kierunkach, więc do odbiornika trafiałaby niewielka część emitowanej energii. Można oczywiście wykorzystać lasery, ale jest to metoda niepraktyczna i często niebezpieczna. WiTricity wykorzystuje obiekty, które rezonują. Dwa takie obiekty, których rezonans ma tę samą częstotliwość, wymieniają energię bardzo efektywnie, a jednocześnie niemal nie oddziałują z innymi obiektami. Przykładem takich obiektów może być np. głos śpiewaka operowego i kieliszek z winem. Jeśli w pokoju ustawimy szereg kieliszków, napełnionych w różnych stopniu winem, będą miały one różne częstotliwości rezonansu. Gdy w tym samym pokoju solista operowy zacznie śpiewać to, przynajmniej teoretycznie, kieliszek o tej samej częstotliwości rezonansu co jego głos może zakumulować tyle energii, że pęknie. Inne kieliszki pozostaną nienaruszone. W każdym układzie dwóch rezonatorów istnieje pewna granica, która, po osiągnięciu, gwarantuje bardzo efektowne przesyłanie pomiędzy nimi energii. Zespół z MIT skupił się na badaniach nad rezonatorami magnetycznymi. Badania wykazały, że wspomniana granica efektywnego przesyłania energii może zostać osiągnięta nawet wówczas, jeśli odległość pomiędzy rezonatorami jest kilkukrotnie większa, niż same rezonatory. Zjawisko rezonansu magnetycznego byłoby szczególnie użyteczne przy przesyłaniu energii pomiędzy urządzeniami domowymi, ponieważ materiały, z których są one zbudowane, powodują, że emitowane przez nie pole magnetyczne wpływałoby bardzo słabo na otocznie. Ważnym czynnikiem jest też fakt, że pole magnetyczne słabo oddziałuje na organizmy żywe, a więc jest dla nich bezpieczne. Uczeni z MIT wykorzystali dwa miedziane zwoje z własnymi rezonatorami. Jeden z nich, podłączony do źródła prądu, był nadajnikiem. Wytwarzał on pole magnetyczne o częstotliwości mierzonej w megahercach. Oddziaływało ono na drugi rezonator, odbiornik. Jednocześnie oddziaływanie z otoczeniem było bardzo słabe. Akademicy udowodnili, że można w bezpieczny sposób przesyłać energię elektryczną. Wykorzystanie pola magnetycznego ma tę przewagę nad polem elektromagnetycznym, że jest bezpieczne. Jego minusem jest zaś fakt, że odległość, na jaką można przesłać energię, jest stosunkowo niewielka. Jest jednak wystarczająco duża, by np. zasilić laptop znajdujący się w pomieszczeniu. Co więcej, w przesłaniu prądu nie przeszkadzają ani inne znajdujące się tam przedmioty, ani kształt samego pomieszczenia. WiTricity może nieco przypominać zjawisko indukcji magnetycznej, ale nim nie jest. Dzięki indukcji można przesłać prąd na minimalne odległości. Gdy zwiększymy odległość pomiędzy zwojami, energia nie zostanie przesłana. Oto magia zjawiska rezonansu. Zwykła indukcja magnetyczna jest około miliona razy mniej efektywna, niż nasz system – mówi Aristeidis Karalis, jeden z członków zespołu badawczego.