БЕСПРОВОДНАЯ ПЕРЕДАЧА ЭНЕРГИИ.ИСТОРИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ.

В последнее время человечество достигло больших успехов в беспроводных технологиях. Почти все телефоны обладают Bluetooth, WiFi модулями, возможна организация сети между компьютерами без прокладки десятков метров кабеля по чердакам и потолкам, можно бесплатно пользоваться интернетом в кафе, отправить по Bluetooth  или WiFi на печать фотографии принтеру, стоящему в другой комнате, "поделить" интернет в офисе или квартире без путницы проводов. Это замечательно! Но остается зависимость от розетки. И над преодолением этой зависимости уже несколько лет бьются многие компании.

Научные исследования и эксперименты по беспроводной передаче энергии впервые были проведены Николой Тесла в первой половине 20-го века. Нельзя не упомянуть и предшественников Тесла в этих исследованиях – Андре Мари Ампера, открывшего закон, показывающий, что электрический ток производит магнитное поле и Майкла Фарадея и его закон электромагнитной индукции.

В настоящее время в разных странах существует ряд программ, целью которых является разработка систем беспроводной передачи электричества.

Например, в Калифорнии одобрен проект получения к 2016 году электричества из космоса компании Solaren, который предполагает сооружение космической станции с крыльями-панелями, которая 24 часа 7 дней в неделю будет вырабатывать электрический ток.

Ученые из Японского космического агентства впервые опытным путем подтвердили возможность передачи электроэнергии из космического пространства на землю, не используя проводники. Специальный датчик смог передать при помощи микроволнового излучения энергию мощностью примерно 2 киловатта на расстояние 55 километров. Этой мощности достаточно для того, чтобы довести до кипения воду в обычном чайнике.

Подобные планы были еще в 70-е годы XX века, реализовать их хотели к 90-м годам того же века. Почему не получилось?

1)  первая причина - дорогивизна;

2) вторая, и главная, - способ доставки энергии на Землю. Кабель не протянешь,  всю энергию придется передавать при помощи электромагнитных волн. Вариантов два: лазер и СВЧ-излучение. 
Лазер
Лазер - устройство, преобразующее энергию накачки (световую, электрическую, тепловую, химическую и др.) в энергию когерентного, монохроматического, поляризованного и узконаправленного потока излучения. Таким образом, мы получаем почти нерасходящийся пучок света с большой плотностью энергии, что облегчает прием луча и преобразование его в электричество. Но при прохождении расстояния до поверхности Земли этот луч заметно расфокусируется и в диаметре будет несколько сотен метров, и греть он будет значительно сильнее Солнца. Могут пострадать, например, пассажиры самолетов и птицы.

Другая проблема - низкий КПД. Потери случаются в трех местах: при преобразовании солнечного света в лазерный, при прохождении им атмосферы и при преобразовании лазерного луча в электричество. На выходе мы получаем лишь небольшую долю изначальной энергии. К тому же на лазер влияют и погодные условия
СВЧ-излучение
Второй способ доставки электричества на Землю - радиоволны сверхвысоких частот (СВЧ), они проходят атмосферу с невысокими потерями и достаточно эффективно преобразуются в электричество. Это преобразование выполняет ректенна - выпрямляющая антенна.

Учеными подсчитано, что для передачи с орбиты 5ГВт мощности придется строить передатчик в космосе диаметром 1км и приемник на Земле диаметром 10км.

Сейчас идут работы по повышению КПД устройств приема-передачи. Вопрос безопасности решается выделением ненаселённых пространств под прием луча. Например, пустыня.
Можно будет отказаться от атомной энергетики, оставить остатки полезных ископаемых в покое, а нынешние электростанции держать на случай непредвиденных сбоев.

В текущем десятилетии прямо или косвенно сообщается о работах в Масачуссетском Технологическом Университете под руководством М. Солячича. В основе их работ лежит известный индукционный, при помощи магнитного поля, метод передачи электроэнергии, который реализован резонансными плоскими катушками индуктивности. Этот метод в идеале обеспечивает КПД=50%. Характерные показатели их демонстрационного устройства: КПД ≈ 40%, дальность передачи – 2 м, габарит катушек-антенн – 0,6 м, длина волны – 30 м.

Краткий дайджест существующих устройств с беспроводным питанием.

 Зубная щетка

Компания Panasonic выпускает электрическую зубную щетку, которую можно мыть под водой. Это возможно благодаря отсутствию контактов на щетке. А заряжается она с помощью индукционного тока, когда находится в своей подставке.
Компьютерная мышь

Этот грызун от компании A4Tech не имеет проводов, но он привязан к своему коврику, от которого и питается индукционным электричеством.
Телевизор

Компания Sony продемонстрировала 22-дюймовый телевизор, который питается беспроводным способом на расстоянии 50см от передатчика.
Индукционная зарядная панель

Достаточно положить на нее телефон, и он будет заряжаться. И никаких зарядников!

WREL от Intel
WREL - Wireless Resonant Energy Link (беспроводная резонансная передача энергии) - собственная разработка компании Intel.

Разработчики заставили гореть 60Вт-ю лампочку с расстояния чуть меньше метра, а чуть позже продемонстрировали возможность работы нетбука без использования аккумулятора и работу стереосистемы (необходимые аудиосигнал и электроэнергия подавались по воздуху).

Чего ждать в будущем?
Представьте, вы приходите домой, а ваши телефон и плеер в кармане и ноутбук в рюкзаке сами начинает заряжаться; никакой возни с зарядными устройствами! Больше не нужно искать по всей квартире разрядившуюся трубку радиотелефона. И батарейки в телевизионном пульте менять не придется - их вообще не будет! Все это возможно, если появится передатчик с необходимой мощностью хотя бы на радиус 6-8 метров. Его можно будет разместить где-нибудь в центре квартиры и он обеспечит электричеством ваше жилище. А если у вас отключат электричество, всегда можно сходить в ближайшее кафе с бесплатной точкой WiTricity! Но тут возникает новая проблема - защита вашего электричества от недобросовестных соседей и студентов с ноутбуками, обтирающих стену под вашим окном. Придётся грамотно рассчитать необходимый радиус действия беспроводного электричества.
Перспективы открываются чудесные. Однако, как уже говорилось выше, влияние на здоровье человека мало изучено. Сильные магнитные поля являются источником электромагнитного излучения. И хотя разработчики утверждают, что технология безопасна для человека, никто не может предугадать, как скажется на здоровье человека такое облучение в течение долгого времени.