De Tesla-theorie: wie wint de race voor draadloze energie?

Advertentie

Als je denkt aan draadloze stroom, rennen beelden van bliksemschichten weg één Tesla-spoel 10 van de beste Tesla Coils-muziekvideo's op YouTubeNikola Tesla wordt terecht beschouwd als een van de grootste wetenschappelijke geesten aller tijden. Zijn baanbrekende werk als ingenieur, vooral op het gebied van elektriciteit en elektromagnetisme, betekent dat zijn naam synoniem is met ... Lees verder naar een ander komen waarschijnlijk in je op, of misschien beelden van het moment dat het monster van Frankenstein tot leven kwam.

Hoewel het idee belachelijk en bijna onmogelijk lijkt, zult u er misschien versteld van staan ​​dat draadloze stroom snel een realiteit wordt.

Er zijn een aantal theorieën en voorstellen naar voren gebracht om het futuristische wapenfeit van elektriciteit via de lucht over te brengen apparaten in huis - waar we in dit artikel op terugkomen - maar eerst is het belangrijk om zowel het potentieel als de beperkingen te begrijpen van de wetenschap 10 wetenschap YouTube-kanalen die je niet mag missen

Het woord wetenschap betekent in wezen kennis, en het is deze zoektocht naar leren en begrijpen die de mensheid tot het toppunt van zijn kracht heeft gedreven. Het web biedt voldoende gelegenheid om die kennis te verspreiden om ... Lees verder achter deze pogingen.

Wat is Wireless Power?

Wanneer de meeste mensen aan elektriciteit denken, denken ze aan de traditionele een- of tweedraadsstekker met een positieve pool, een negatieve pool en soms een aarddraad. De positieve en negatieve klemmen vormen wat in wezen een elektrisch circuit is, zoals weergegeven in het onderstaande diagram.

Dit is het eenvoudigste voorbeeld van een elektrisch circuit. Nou, eigenlijk zou het verwijderen van de schakelaar eenvoudiger zijn, maar je begrijpt het wel.

De accuklemmen "+" en "-" zijn de rode en zwarte draden in uw stekker, of u nu een lamp, een computer of iets anders aansluit.

Op het fundamentele niveau kan elektriciteit worden omschreven als de stroom van een "stroom" van positieve naar negatieve terminals. Ik vermijd een theoretische discussie over de beweging van de werkelijk geladen deeltjes. Begrijp gewoon dat om een ​​elektrisch apparaat van stroom te voorzien, er een spanningsverschil tussen die twee terminals nodig is.

Dus hoe is het mogelijk om een ​​systeem te draaien dat duidelijk afhankelijk is van een geleider zoals een elektrische draad voor de stroom van lading? Wat moet je doen, schieten de lading van de punt van de ene draad naar de andere? Nou... .orta.

Laat me je voorstellen aan de transformator.

Dit is eigenlijk een concept dat al bestaat sinds de tijd van Tesla zelf. U neemt één draad die uw bronspanning draagt ​​(bijvoorbeeld aangesloten op een huishoudelijk stopcontact van 60 Hz) en wikkelt deze rond in vele lussen. Oh ach, gebruik een stuk ijzer om het gemakkelijk te maken om de lussen te wikkelen.

Wikkel vervolgens een tweede draad op korte afstand van de eerste spoel. Je induceert stroom in de tweede spoel, net als magie.

Ok, niet helemaal magisch, maar redelijk dichtbij. In feite veroorzaakt elke draad met wisselspanning een elektromagnetisch veld eromheen, flux genaamd. Als je de draad oprolt, versterk je dat veld. Schuif magnetisch materiaal zoals ijzer in die spoel en je verbetert je vermogen om de energie over te dragen naar die tweede spoel. Maar - hier is de kicker - hetzelfde kan door de lucht gebeuren.

Ooit een inductieoven gebruikt?

Als je de kans krijgt om er een te zien, zet hem dan op hoog vuur en leg je hand op de brander. Nee, serieus - raak het aan zoals je wilt. Je wordt niet verbrand. Die opgerolde draden zijn bedoeld om wervelstromen in het gietijzeren kookgerei op de kachel te veroorzaken. Dit verwarmt op zijn beurt de pot, die het voedsel opwarmt.

Deze overdracht van elektrische energie door de lucht is hoe generatoren, motoren en zelfs uw oplader voor elektrische tandenborstels werken. In deze gevallen is het, in plaats van een ijzeren kern, een 'luchtkern'. Het is de flux die de elektrische energie overdraagt.

Doorbraken in Wireless Power

Dus waarom hebben wetenschappers niet eerder via inductie draadloos stroom kunnen overdragen? Om dit te begrijpen, moet je echt naar de mensen gaan die het allemaal begonnen zijn - of in ieder geval de fakkel van Nikola Tesla hebben opgehaald.

In een Papier uit 2006 gepubliceerd in de Annals of Physics, beschreven MIT-onderzoekers hoe ze wilden bewijzen dat deze velden zouden kunnen worden gebruikt om energie draadloos door te geven.

We onderzoeken of, en in welke mate, het fysieke fenomeen van resonante elektromagnetische toestanden met een lange levensduur gelokaliseerd is langzaam uitdijende veldpatronen kunnen worden gebruikt om energie efficiënt over te brengen over niet te verwaarlozen afstanden, zelfs in aanwezigheid van vreemde milieu-objecten.

In gewoon Engels zeiden de onderzoekers dat ze dachten dat door het gebruik van de juiste configuratie, deze inductievelden zouden kunnen worden gebruikt om vermogen over een afstand over te dragen, zelfs met objecten in de weg.

En raad eens, tegen 2007 bewezen ze het en publiceerden ze hun resultaten in een experimenteel artikel dat werd gepubliceerd in het tijdschrift Science.

Met behulp van zelfresonerende spoelen in een sterk gekoppeld regime, hebben we experimenteel een efficiënte niet-stralende krachtoverdracht aangetoond over afstanden tot 8 keer de straal van de spoelen. We konden 60 watt overbrengen met een efficiëntie van ~ 40% over afstanden van meer dan 2 meter.

Dit was een geweldige prestatie. Voor degenen onder u die nog niet goed zijn afgestemd op het metrische systeem, is 2 meter iets meer dan zes en een halve voet. In feite konden ze vermogen van de ene spoel naar de andere overbrengen, de afstand van een zeer lange persoon.

Wat was hun geheim? Het was wat ze "resonante spoelen" noemden. Ze hebben de spoelen nauwkeurig afgesteld - het aantal, de straal en andere factoren om een ​​soort 'resonantie' tussen de twee spoelen te bereiken.

Het is essentieel dat de spoelen resonant zijn om de krachtoverdracht praktisch te laten zijn (6). Experimenteel vinden we dat het vermogen dat op de belasting wordt overgebracht sterk daalt omdat een van de spoelen wordt afgestoten door resonantie.

Hoe dan ook, deze prestatie leidde tot de snelle ontwikkeling van draadloze stroomtoepassingen. De race was begonnen.

De race om de kracht te benutten

Race deden ze.

Een van de eerste startups die voor commerciële doeleinden op deze technologie sprong WiTricity. Al in 2009 gaf CEO Eric Giler een demo van de draadloze energietechnologie op TEDGlobal 2009.

Hij was niet de enige. Veel bedrijven sprongen meteen op deze technologie voor toepassingen die praktisch en gemakkelijk waren over korte afstanden. Het draadloos opladen van draagbare apparaten was een voor de hand liggende eerste keuze, en in 2009 de eerste inductieve oplaadpads Laadt de Duracell myGrid echt op, evenals een netsnoer?Netsnoeren zijn een steeds ouderwets begrip in de hedendaagse draadloze wereld, maar tot nu toe blijven ze een noodzaak. Niemand wil gedwongen worden om hun elektronica vast te binden aan een rattennest met koorden ... Lees verder op de markt komen.

Nu kunt u uw mobiele apparaten op deze pads plaatsen en ze worden opgeladen. U hoeft niet meer te zoeken naar de stekker van uw telefoon.

Als je denkt dat dat een coole uitvinding was, overweeg dan hoe ver de industrie is gekomen sinds de dagen van de ontdekking van MIT. In 2011 werd een bedrijf genoemd Evatran creëerde een "Plugless Power" -systeem voor elektrische auto's met behulp van de inductietechnologie om elektrische voertuigen zonder kabels op te laden.

Inductieladen is niet de toekomst van elektrische auto's, het is er al.

De toekomst van draadloos vermogen

Nu u weet waar de industrie is met draadloze stroom, gaan we kijken waar het naartoe gaat.

Begin 2014 waren onderzoekers van de Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) kondigde aan dat ze een ‘Dipole Coil Resonant System’ hadden ontwikkeld waar dat mogelijk was een "uitgebreid bereik van inductieve krachtoverdracht tot stand brengen, tot 5 meter tussen zender en ontvanger wikkelen."

Ze waren ook in staat om de spoelgroottes te verkleinen van wat het MIT-team had gebruikt, waardoor het geheel praktischer (hoewel nog steeds duur) was voor commerciële doeleinden.

Chun T. Rim, het hoofd van het onderzoeksproject, vertelde Science Daily dat hij zich voorstelde dat zo'n systeem zou worden gebruikt om "draadloze stroomhotspots" te bieden, net zoals mensen internethotspots gebruiken.

Net zoals we tegenwoordig overal Wi-Fi-zones zien, zullen we uiteindelijk veel Wi-Power-zones hebben op plaatsen zoals restaurants en straten die draadloos stroom leveren aan elektronische apparaten.

Vijf meter is bijna zestien en een halve voet. Nu heb je het over de lengte van een typische kamer in een huis.

Het hele jaar door heeft een bedrijf genaamd Ossia de ronde gedaan met zijn concept genaamd Cota, een technologie waarvan het bedrijf belooft dat het draadloos opladen Wat is draadloos opladen en hoe werkt het precies? [MakeUseOf Explains]We leven in een draadloze wereld. Behalve dat we dat niet doen. Natuurlijk kunnen we enorme hoeveelheden informatie via de ether verzenden, maar de apparaten die deze kunnen verzenden en ontvangen, zijn verbonden met netsnoeren ... Lees verder apparaten tot 30 voet afstand van het basisstation.

Maar Apple Fanboys zijn natuurlijk niet bang, jouw bedrijf loopt ook voorop in deze game.

In augustus ontving Apple twee patenten die verband hielden met hun geplande toepassing van draadloos opladen met resonantie-inductie.

Eén patent beschrijft hoe gebruikers een voeding kunnen aansluiten - zoals een dongle of een apparaat in een nieuwere computersysteem - en dan laadt die voeding alle "correct afgestemde" apparaten draadloos op dichtbij.

Het patent luidt:

... het op de juiste manier afgestemde randapparaat kan worden beschouwd als een onderdeel van een resonantiecircuit dat de NFMR-voeding kan bevatten en alle andere zo afgestemde randapparatuur.

Het patent laat zien dat een hele elektronica-industrie racet om te profiteren van een technologie die het uiterlijk van een modern huishouden volledig zou kunnen veranderen.

Eerst komen de kleinere apparaten die gemakkelijker kunnen worden opgeladen, met een lager stroomverbruik. Maar als de andere spelers in de inductie-energie-industrie er iets over te zeggen hebben, alles huishoudelijke apparaten - van uw magnetron tot uw tv met groot scherm - worden van stroom voorzien zonder netsnoeren wat dan ook.

Op een dag kunnen mensen naar de stopcontacten in een huis kijken, net zoals kinderen tegenwoordig naar die oude, domme netwerkaansluitingen kijken. Klaar of niet, draadloze stroom is de toekomst - en ik wed dat Nikola Tesla lacht in zijn graf.

Wat vind je van draadloze stroom? Omarm je de technologie of maak je je zorgen? Deel uw mening in de opmerkingen hieronder!

Afbeeldingscredits: Plasma Via Shutterstock, Designua / Shutterstock, photoiconix / ShutterstockMIT / resonante spoelen, Apple Patent / USPO.gov, Evikka / Shutterstock