Струја без жица. Ка новом свету бежичне електричне енергије

На крају 19. века откриће да се електрична енергија може користити за прављење сијалица изазвала је експлозију истраживања чији је циљ био проналазак најбољег начина преноса електричне енергије.

На челу трке био је познати физичар и проналазач Никола Тесла, који је развио грандиозан пројекат. Не могавши веровати у стварност стварања колосалне мреже жица које покривају све градове, улице, зграде и собе, Тесла је дошао до закључка да је једини оствариви начин преноса бежични. Дизајнирао је торањ висок око 57 метара, који је требао да преноси енергију на удаљености од више километара, и чак је почео да га гради на Лонг Исланду. Извршено је низ експеримената, али недостатак новца није дозволио доградњу куле. Идеја о преносу енергије ваздухом распршила се чим се испоставило да је индустрија у стању да развије и имплементира жичану инфраструктуру.

А сада, пре неколико година, ванредни професор на одељењу за физику Масачусетског технолошког института (МИТ), Марин Сољачић, пробудио се из слатког сна снажном криком мобилног телефона. „Телефон се није зауставио и тражио је да га подесим да се пуни“, каже Сољачић. Уморан и не спремајући се да устане, почео је да сања како ће се телефон, када је код куће, почети сам пунити.
Сољачић је започео истраживање о начинима преноса енергије без жица. Одустао је од пројеката преноса енергије дугог домета попут Тесла пројекта и фокусирао се на методе преноса енергије кратког домета које би омогућиле пуњење или чак укључивање преносних уређаја - мобилних телефона, ПДА-ова, лаптопа.
Испрва је размотрио могућност употребе радио таласа који тако ефикасно преносе информације на даљину, али открио је да ће се у том случају већина енергије расипати у простору. Употреба ласера ​​је захтевала да извор енергије и пуњиви уређај буду у видном пољу без икаквих препрека између њих. Поред тога, ова метода је била препуна оштећења предмета ухваћених у далеководу. Стога је Сољачић почео да тражи начин преноса који би био и ефикасан, односно способан да преноси енергију без расипања и сигуран.
На крају се бавио феноменом резонантног спајања, када два објекта прилагођена истој фреквенцији интензивно размењују енергију једни са другима, док само слабе интеракције са другим објектима. Класична илустрација овог ефекта је искуство са неколико чаша пуњених вином на различитим нивоима од осталих. Као резултат, за сваку чашу постоји јединствена фреквенција звука која узрокује вибрацију. Ако певач примети одговарајућу фреквенцију, једна од чаша може примити такву дозу акустичне енергије да ће се распасти, док ће преостале наочаре остати нетакнуте.
Сољачић је схватио да је магнетна резонанација обећавајући начин за пренос електричне енергије. Магнетно поље се шири слободно простором и на правим фреквенцијама је нешкодљиво за жива бића. Радећи заједно са професорима физике МИТ-ом Јохном Јоаннопоулосом и Петером Фисхером и троје студената, развио је једноставан уређај који је бежично упалио 60-ватску сијалицу.
Уређај се састојао од две бакрене завојнице усмерене на резонанцу окачене о плафон на удаљености од око два метра. Једна завојница је спојена на извор наизменичне струје и створила је магнетно поље. Други намотај подешен на исту фреквенцију и повезан са сијалицом, резонантно у магнетном пољу, створио је струју која запали сијалицу. Уређај је радио чак и када је између завојница стављен танки зид.

Треба приметити да инсталација не захтева чак и директну линију вида између пријемника и предајника. Као експеримент, између њих су постављени картон и гвожђе, али то није утицало на снабдевање струјом.
Најефикаснији од уређаја створених у овом тренутку састоји се од бакрених завојница величине 60 центиметара и магнетног поља фреквенције од 10 мегахерца. Омогућује вам пренос енергије на удаљености од два метра са 50-постотном ефикасношћу. Истраживања се спроводе са сребром и другим материјалима да би се смањила величина завојница и повећала ефикасност. Солдачић се нада да ће постићи 70-80 одсто ефикасности преноса.

Физичари из Масачусетса објашњавају да се принцип инсталације заснива на резонантном механизму, односно на феномену који изазива вибрације у објекту када је изложен енергији одређене фреквенције. Међутим, када два објекта имају једнаке индексе резонанције, они могу размењивати енергију и ни на који начин не утичу на околне објекте.

У природи постоји много примера резонанције. Најпознатији пример резонанце је када се неколико идентичних стаклених чаша напуни различитим количинама воде, ако се свака чаша дотакне металном кашиком, тада ће свака чаша стварати јединствени звук.

Уместо акустичне резонанце, физичари су користили фреквенцијску резонанцу електромагнетних таласа у ВиТрицити-у. У инсталацији оба намотаја одјекују у фреквенцијском опсегу од 10 МХз и размењују електричну енергију и што је дуже интеракција између елемената, више струје долази до пријемника. Штавише, што је нижи резонантни опсег, то је дужи таласни опсег и већа је удаљеност између пријемника и предајника.

Други важан фактор је да оваква инсталација не доноси штету људском здрављу, јер делује на ниским фреквенцијама углавном у магнетном спектру.

"Колико знамо, људски организми не реагују на магнетну интеракцију. Када би ваша фреквенција била приметна, на пример, 2 ГХз, добили бисте ефекат микроталасне рерне и то би било сасвим другачији ефекат", каже једна од програмера инсталације, Марине Солаџић.

Тренутно се истражује низ других начина бежичног пуњења батерија. Покретачи попут Поверцаст-а, Фултон Инноватион-а и ВилдЦхарге-а почели су да продају адаптере који бежично пуне мобилне телефоне, МП3 плејере и друге уређаје код куће или у аутомобилу. Али Сољачићев приступ је различит по томе што омогућава аутоматско пуњење уређаја чим упадну у поље деловања бежичног предајника.
Рад групе Сољачић привукао је пажњу компанија које производе електронске уређаје, као и аутомобилске индустрије. Истраживање је финансирало америчко Министарство одбране, које се надало да ће добити бежичну технологију аутоматског пуњења батерије. Међутим, Солдјачић радије не говори о могућој индустријској примени његове технологије.
У данашњем свету покретаном батеријама постоји толико потенцијалних апликација у којима се наша технологија може користити ", каже он.„ То је веома моћна метода. "