Bugün Nikola Tesla hakkında ( Yulaf ezmesi yoluyla ) okudum ve (diğerlerinin yanı sıra) elektriği kablosuz olarak iletmeyi amaçlayan Wardenclyffe Kulesi'ni okudum. Sorunun saflığını bağışlayın, ancak elektrik akımını kablosuz olarak aktarabilen teknoloji 100 yıldan fazla bir süre önce icat edilmişse, neden bugünkü günlük yaşamda kablosuz elektriği kullanmıyoruz? Başka bir deyişle, kablosuz elektrik gibi bir şey varsa, neden elektrikli cihazlarımızı (telefon / bilgisayar vb.) Fiziksel olarak bağlamak zorundayız? Verimlilik / maliyet sorunu olsaydı, o zaman bazı zengin insanların daha fazla kolaylık sağlamak için atıkların ışığında fazladan ödeme yapmaktan çekinmeyeceğini hayal ediyorum.

Lütfen meslekten olmayan terimlerle açıklayınız (basit bir cevap yeterli olsa da).

Her gün kablosuz elektrik kullanıyorum.

Diş fırçamda:

Ve cep telefonumda:

Cihazlarımda kullanılan yönteme Endüktif Şarj adı verilir . Bu soruya cevabım hakkında biraz daha konuşuyorum . Bu, şu anda kablosuz olarak enerjiyi iletmenin en yaygın ve en pratik şeklidir. Ancak yorumların çoğunun belirttiği gibi, bu alan aktarımı yakınında düşünülmektedir. Ve sadece birkaç milimetrelik etkili bir menzile sahip, tarlaya çok yakın.

Enerji transfer verimi ve miktarı, indüktör bobinlerinin her bir kondansatör ekleyerek ve en yüksek Q faktörüne sahip elde edilen RLC ağları ayarlama (hala yakın alan olarak kabul rağmen) transfer biraz artırılabilir aynı (rezonans) frekans. MIT'den bir ekip, endüktif rezonansı kablosuz güç aktarım sistemi olarak kullanma konusunda araştırma yaptı .

Araştırmacılar o zamandan beri teknolojiyi daha da geliştirmek için WiTricity adlı bir şirket kurdu . Halen ticari pazara bir ürün getirmemiş olsalar da etkileyici gösteriler yaptılar :

WiTricity terimi, 2007'de Marin Soljačić liderliğindeki MIT'de yer alan bir proje için kullanıldı. MIT araştırmacıları, 60 cm'lik bir ampulü 60 cm'lik (5 inç) iki bakır bakır bobin kullanarak kablosuz olarak güçlendirme kabiliyetini başarıyla gösterdi. ) kabaca% 45 verimle 2 m (7 ft) uzağındaydı. Bobinler 9.9 MHz'de (≈ dalga boyu 30 m) birlikte yanyana gelecek şekilde tasarlandı ve aynı eksen boyunca yönlendirildi. Biri endüktif olarak bir güç kaynağına, diğeri de bir ampule bağlandı. Kurulum, doğrudan görüş hattı bir ahşap panel kullanılarak engellendiğinde bile ampulü çalıştırdı. Araştırmacılar 60 watt'lık bir ampulü kabaca% 90 verimlilikle 3 fit mesafede çalıştırmayı başardılar. Araştırma projesi WiTricity olarak da adlandırılan özel bir şirkete çevrildi.

Verici ile alıcı arasındaki mesafenin, ne kadar enerjinin güvenilir şekilde aktarılabileceğini belirlemede çok önemli bir etken olduğuna dikkat etmek önemlidir. MIT projesine dayanan bu yazıda da görülebileceği gibi , bobinler arasındaki mesafeye bağlı olarak voltajdaki gerileme üsteldir:

Ancak , mikrodalga ve lazer gibi çok daha büyük mesafelere sahip birçok başka yöntem vardır. Bununla birlikte, bu yöntemler çok yönlüdür ve bu nedenle Tesla'nın önerdiği Wardenclyffe Tower'dan çok daha küçük bir alanda uygulanabilir. Bu yöntemlerden birini uygularken göz önünde bulundurulması gereken başka birçok faktör vardır:

Mikrodalga:

Radyo dalgaları yoluyla güç iletimi, daha uzun mesafeli elektromanyetik radyasyon dalga boylarında, genellikle mikrodalga aralığında daha uzun mesafeli güç ışınlarına izin vererek yapılabilir. Mikrodalga enerjisini tekrar elektriğe dönüştürmek için bir reaktif kullanılabilir. % 95'i geçen Rekten dönüşüm verimliliği gerçekleştirildi. Enerji kullanan yörüngedeki güneş uydularından Dünya'ya enerji iletimi için mikrodalgalar kullanılarak güç ışıması önerilmiş ve gücün uzay aracı bırakma yörüngesine aktarılması düşünülmüştür.
...
Dünya çapında uygulamalar için, 10 km çapında geniş bir alan alıcı dizi, insan elektromanyetik maruz kalma güvenliği için önerilen düşük güç yoğunluğunda çalışırken büyük toplam güç seviyelerinin kullanılmasına izin verir. 10 km çapında bir alana dağıtılan 1 mW / cm2'lik insan güvenliği güç yoğunluğu, 750 megawatt toplam güç seviyesine tekabül eder. Bu, birçok modern elektrik santralinde bulunan güç seviyesidir.
...
Mikrodalgalar kullanılarak kablosuz yüksek güç iletimi kanıtlanmıştır. Onlarca kilovat üzerinde yapılan deneyler 1975'te Kaliforniya'daki Goldstone'da ve daha yakın zamanda (1997) Reunion Adası'ndaki Grand Bassin'de yapıldı. Bu yöntemler bir kilometre sırasına göre mesafeler elde eder.

Lazer

Lazer tabanlı enerji transferinin diğer kablosuz yöntemlerle karşılaştırıldığında avantajları:

1. kolime edilmiş monokromatik dalga boyu yayılımı, geniş alanlardan enerji iletimi için dar ışın kesit alanı sağlar.
2. katı hal lazerler-fotovoltaik yarı iletken diyotların kompakt boyutları küçük ürünlere uygundur.
3. Wi-Fi ve cep telefonları gibi mevcut radyo iletişimine radyo frekansı girişimi yok.
4. erişimin kontrolü; sadece lazerle aydınlatılan alıcılar güç alır.

Dezavantajları:

1. Lazer radyasyonu tehlikelidir, düşük güç seviyelerinde bile insanları ve hayvanları kör edebilir ve yüksek güç seviyelerinde lokalize spot ısıtma yoluyla öldürebilir
2. Lazer gibi ışığa dönüşüm verimsizdir
3. Elektriğe geri dönüşüm verimsizdir, fotovoltaik hücreler% 40 -% 50 verim elde eder. (Dönüşüm verimliliğinin monokrom ışıkla güneş panellerinin yalıtılmasından daha yüksek olduğuna dikkat edin).
4. Atmosferik absorpsiyon ve bulutlar, sis, yağmur vb.
5. Mikrodalga ışınlarında olduğu gibi, bu yöntem hedefle doğrudan bir görüş açısı gerektirir.

Ve tabii ki Tesla'nın kullandığı “yer ve havanın rahatsız edici yükü” yöntemi var. Tesla sisteminin yürüdüğü kadarıyla, bu fon kapandı ve borsa düştü, çünkü kapandı . Neden o zamandan beri denenmiyorsa, bunun nedeni öncelikle böyle bir sistemin kesin olarak ölçülememesidir. Bu nedenle, güç şirketleri kullanım başına ücret talep edemedi ve çok para kazanamadı. Teknolojiden para kazanmanın bir yolu olmadan, araştırma ve geliştirmeye yatırım yapılmayacaktır. Zaten bu (komplo) teorisi. Her ne kadar bu yöntemin uygulanabilir olmadığını veya sadece düpedüz işe yaramaz olmasının birçok nedeni var .

Verimlilik konusunda kesin sayıları olan bir yazı bulamadım. Ancak benim tahminim ki, bu teknolojiyi daha yaygın kullanımda görmemenizin en önemli nedeni verimlilik. Ancak, var, benim gibi insanlar (okunuyor: zengin değil) buna erişebiliyor ve gayet iyi çalışıyor.

Düzenle:

Telefonum için qi şarj cihazının yapımcıları olan Kablosuz Güç Konsorsiyumu tarafından yapılan bir vaka çalışmasını buldum (benimkine önem veren):

Bu bölümde 5 yıl içindeki toplam güç tüketimini karşılaştırıyoruz.

Vaka Analizi:

Kablosuz şarj cihazının ortalama sistem verimliliği N sys-wireless = 0.50 (% 50)

Kablolu güç adaptörünün ortalama sistem verimliliği N sys-kablolu = 0,72 (% 72) Ortalama şarj gücünün 2W olduğunu varsayalım.

Böylece, sistemlerinin kablolu kısmı% 72 ve kablosuz kısmı% 50 verimliliğe sahip. Bobinlerin birbirinden birkaç milimetre uzakta olduğu endüktif bir yöntem kullanıyor. Bunu, 2 metrede% 40 verimlilik gösteren Joel'in WiTricity'siyle karşılaştırın.

Bir telin uzunluğundaki bakır telin maliyetine kıyasla ekstra bir devre ve bir kablosuz sistem bileşenleri ile ilgili ek maliyetlerin faktörünü ve neden uzun mesafeli kablosuz enerji transferinin toplu pazar kullanımı için hala pratik olarak kabul edilmediğini görebilirsiniz.

Gücü küresel olarak (her yöne eşit) yayarsanız, diğer ucunda alınan güç, alıcı tarafından kapsanan kürenin yüzdesiyle orantılı olacaktır. Ne kadar uzakta olursanız, aynı boyuttaki anten için yakaladığınız enerji o kadar az olur, 1 / r ^ 2 ile orantılı. Enerjinin geri kalanı boş alana harcanır. Bu, elbette, büyük ölçüde basitleştirilmiş bir modeldir. Alıcının nerede olduğunu biliyorsanız, vericiyi yönlendirebilir, rezonans vb. Kullanırsınız, ancak fikri anlarsınız. Kablosuz enerji,% 100 verimlilikle alıcınıza sihirli bir şekilde ulaşamıyor. Bunun da ötesinde,% 100 verimli olmayan bir güç dönüşüm devresine de sahipsiniz.

Gönderme ve alma milimetre ayrıysa ve güç seviyeleri bir diş fırçası veya telefon yuvasında olduğu gibi düşükse, verimlilik tolere edilebilir ve kaybedilen güç çok pahalıya mal olmaz. Bir diş fırçası sadece bir yılda bir kuruşa mal olur, bu nedenle bir banyo ortamı için ürünün su geçirmez hale getirilmesine karşı ekstra enerji maliyeti ticareti buna değer. Elektrikli arabanızın altındaki bir yerden bir yerden bir yere binlerce watt ileten bir ped, elektrik prizine takılmaya kıyasla ayda yaklaşık 10 milyon dolar boşa harcayacaktır. işe yaramadı.

Kablosuz veya ortam gücünün, düşük güçlü bir mikrodenetleyici gibi bir şey izleyen küçük yerleşik aygıtlar için popüler hale geldiğini görebiliriz. Mikrodenetleyici güç tüketimi yeterince düşük olursa, küçük bir güneş panelinden, bir RFID etiketinde, piezoelektrik cihazda olduğu gibi bir kablo bobinden sürekli olarak çalışabilir. Enerji WiFi sinyallerinden, ısıdan, mekanik hareketten veya bugün kullanılmayan diğer yollardan enerji harcanabilir, çünkü güç seviyeleri yararlı olamayacak kadar düşüktür. Örneğin, Bluetooth LE üzerinden toplanan verilerin iletilmesi, mikrodenetleyiciyi çalıştırmaktan çok daha fazla enerji harcar, bu nedenle iletim patlamaları kısa ve seyrek olmak zorundadır, bu arada bazı enerji depoları (kapasitör) yavaşça doldurulur. Bu, mikrodalgaların veya belki de nanopatların ülkesidir, bu yüzden dolaşırken cep telefonunuzu sürekli şarj ettirmeyi unutmayın.

Tesla'nın denediği gibi güç dağıtmamamızın nedeni, işe yaramamasıdır. Temelde aptalca bir fikir çünkü:

1. Herhangi bir sabit ses seviyesinde mevcut olan güç, vericiden olan mesafenin küpü ile azalır. Örneğin vericiden 10 metrelik bir metreküpten 100 kW çıkarabildiğinizi söyleyelim. 100 metrede 100 W olacaktı. 200 metrede 12.5 Watt, ki bu bir ışığı yakmaya yetmezdi.

2. Bireysel kullanımı ölçmenin bir yolu yoktur, peki insanları nasıl ücretlendiriyorsunuz? Sadece bir kule koyduğun için ödeme yapmamı bekleyemezsin. Hiçbir gücü kullanmadığımı iddia edebilirim, aksi ispat edemezsin.

3. Uzun süreli maruz kalmanın çok güçlü elektrik alanlarına sağlığa olan etkilerinin ne olduğunu bilmiyoruz. Bunu düşün. Bir ampulün, bu alandan gelen ışığın kendisine gücünü kesmesi gerekiyorsa, vücudunuzun tam olarak nasıl bir gücü kesmesi gerekmiyor?

4. Doğru elektriksel özelliklere sahip olan sıradan bir nesneyi gücü kesmek ve ısıtmaktan nasıl uzak tutuyorsunuz? İyi yalıtkan olmayan herhangi bir malzemeyi kullanırken çok dikkatli olmalısınız. Etrafındaki E alanından güç almasını önlemek için boyutunu, yönünü ve empedansını dikkatlice göz önünde bulundurmanız gerekir. Aldığın tüm metal nesneleri düşün. Alüminyum bir kutu soda bile sorun olabilir.

5. İşe yarasa bile korkunç derecede verimsiz. Yukarıda 4 numaralı gibi birçok sıradan nesne olacaktır. Bu gücü kestiklerinde bu nesnelere ne olduğunu bir kenara bırakın, ancak üretici tarafından yapılan dev güç israfını düşünün. Her ıslak ağaç dalı, zemin ve her türlü şey bu E alanından güç alacaktır.

Dediğim gibi, bu aptalca bir fikir ve Tesla'nın da denediği zaman, kendi denklemlerinin bir kısmının ona söylemesi gerektiği gibi aptalca bir fikirdi.

Avukat:

Bakalım bunu doğru anlamış mıyım. Sisteminizden yayılan radyasyon veya elektromanyetik dalgalar varsa, enerji israf edilir?

Tesla:

Kesinlikle boşa. Devremden elektromanyetik dalgalar, isterseniz elektromanyetik dalgaların yüzde 90'ını ve dünyadan geçen mevcut enerjinin yüzde 10'unu alabilirsiniz. Veya, işlemi tersine çevirebilir ve enerjinin yüzde 10'unu elektromanyetik dalgalarda ve yüzde 90'ını dünyadan geçen akımın enerjisinde alabilirsiniz.

Aynen böyle: Bir bıçak icat ettim. Bıçak keskin kenarla kesim yapabilir. İcadımı uygulayan adama keskin kenarı kesmeniz gerektiğini söylüyorum. Çok iyi biliyorum ki künt kenarı keserek tereyağını kesebilirsin, ama bıçağım bunun için tasarlanmadı. Antenin elektromanyetikte yüzde 90'ını ve mevcut dalgalarda yüzde 10'unu bırakmamasını sağlamalısınız, çünkü elektromanyetik dalgalar gezegenin etrafında birkaç kez yay olduğunuzda kaybolur; kurtarılmak.

Bu görüş, bu arada, şimdi onaylandı. Örneğin, teorimin doğru olduğunu, fenomen açıklamalarımda haklı olduğumu ve mesleğin tamamen yanlış yönlendirildiğini gösteren Sommerfeld'in [*] matematiksel incelemesine dikkat edin. Bu, yüksek frekanslı akımlardaki bu takipçilerimin bir hata yapmasının sebebidir. Elektromanyetik dalgalar üretecekleri düşüncesiyle, elektromanyetik dalgalar içinde yüzde 90'lar ve mevcut enerjide kalanlar düşüncesiyle 200.000 devir yüksek frekanslı alternatörler yapmak istediler. Sadece düşük değişimler kullandım ve mevcut enerjide yüzde 90, elektromanyetik dalgalarda yüzde 10 ürettim, bu da israf oldu ve bu yüzden sonuçlarımı aldım. . . .

Gördüğüm gibi tasarladığım cihaz, bir anten devresinde muazzam potansiyel ve akım farklılıkları üretmeyi sağlayan bir cihazdı. İletim akımları ile iletip iletmediğiniz veya elektromanyetik dalgalar ile iletip iletmediğiniz bu gereklilikler yerine getirilmelidir. Yüksek potansiyel akımlar istiyorsunuz, çok miktarda titreşim enerjisi istiyorsunuz; ama bu titreşimli enerjiyi bitirebilirsin. Düzgün tasarım ve dalga boylarının seçimi ile, örneğin bu elektromanyetik dalgalarda yüzde 5'i ve dünyadan geçen akımda yüzde 95'i elde etmenizi sağlayacak şekilde düzenleyebilirsiniz. Ben de öyle yapıyorum. Ya da, bu radyo adamları olarak, elektromanyetik dalgaların enerjisinde yüzde 95'i ve akımın enerjisinde sadece yüzde 5'i elde edebilirsiniz. . . . Cihaz, bir veya diğer yöntem için uygundur. Sistemimle radyasyon üretmiyorum; Elektromanyetik dalgaları bastırıyorum. . . . Sistemimde, radyasyon olduğu, enerjinin yayıldığı fikrinden kurtulmalısınız. Yayılmaz; korunmuştur. . . .

Tesla aptal değildi!

:)

Sistemin üzerimizde olabilecek fiziksel etkilerinden korktuğu için durdurduğu bir yerde okudum. Sonunda, bence işe yarayacağını söyleseydi işe yarayacak… elektriği bu gün kullandığımız gibi icat eden adamla ... ve radyo ... ve röntgenle ... .çok kötü biri hala buralarda değil, bugün yapacağı ilerlemeler!