Ασύρματη μεταφορά ενέργειας υπόσχεται η φυσική

Πηγή: BBC, 15 Νοεμβρίου 2006

Το μπέρδεμα των καλωδίων και των βυσμάτων που χρειάζονται για να επαναφορτίσουν τις σημερινές ηλεκτρονικές συσκευές θα μπορούσαν σύντομα να είναι παρελθόν. Αμερικανικοί ερευνητές έχουν περιγράψει ένα σχετικά απλό σύστημα που θα μπορούσε να φορτίσει συσκευές, όπως είναι οι φορητοί υπολογιστές ή MP3 players χωρίς καλώδια.

Η ιδέα αυτή εκμεταλλεύεται τη φυσική που μετρά ήδη 100 χρόνια και θα μπορούσε να δουλέψει σε αποστάσεις πολλών μέτρων, λένε οι οι ερευνητές.

Αν και η ομάδα αυτή δεν έχει φτιάξει ούτε έχει δοκιμάσει κανένα σύστημα, τα υπολογιστικά μοντέλα καθώς και τα μαθηματικά προτείνουν ότι θα λειτουργήσει.

"Υπάρχουν τόσες πολλές αυτόνομες συσκευές που έχουν προκύψει τα τελευταία χρόνια, όπως είναι τα κινητά τηλέφωνα, τα lap-top και οι συσκευές αναπαραγωγής ήχου", λέει ο βοηθός καθηγητής Marin Soljacic από το MIT και ένας από τους ερευνητές πίσω από αυτή την εργασία. Η τελευταία έγινε σε συνεργασία με τους συναδέλφους του Αριστείδη Καραλή και Ιωάννη Ιωαννόπουλο.

"Αρχίσαμε να σκεφτόμαστε αν θα μπορούσαμε να μην επαναφορτίζουμε όλα αυτά τα πράγματα. Και επειδή είμαστε φυσικοί ρωτήσαμε, 'ποιο είδος φυσικού φαινομένου μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε για να κάνουμε αυτή την ασύρματη ενεργειακή μεταφορά;'".

Η απάντηση που έδωσε η ομάδα μας ήταν ο "συντονισμός", ένα φαινόμενο που αναγκάζει ένα αντικείμενο να δονηθεί όταν εφαρμόζεται ενέργεια μιας ορισμένης συχνότητας.

"Όταν έχετε δύο αντικείμενα που συντονίζονται στην ίδια συχνότητα τείνουν να συνδεθούν πολύ έντονα", είπε ο καθηγητής Soljacic.

Ο συντονισμός μπορεί να φαίνεται στα έγχορδα μουσικά όργανα παραδείγματος χάριν. "Όταν παίζετε μία νότα σ' ένα όργανο, τότε ένα άλλο όργανο που είναι σε συντονισμό μαζί του θα πάρει αυτή τη νότα και θα δονηθεί", συνέχισε.

Αντί όμως της χρησιμοποίησης ακουστικών δονήσεων, το σύστημα της ομάδας εκμεταλλεύεται το συντονισμό των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία περιλαμβάνει τα ραδιοκύματα, τις υπέρυθρες ακτίνες και τις ακτίνες X.

Όμως τα συστήματα που χρησιμοποιούν την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, όπως είναι οι ραδιοκεραίες, δεν είναι κατάλληλες για την αποδοτική μεταφορά της ενέργειας, επειδή διασκορπίζουν την ενέργεια προς όλες τις κατευθύνσεις, σπαταλώντας έτσι μεγάλα ποσά από αυτήν στο ελεύθερο διάστημα.

Για να υπερνικήσουν αυτό το πρόβλημα, η ομάδα ερεύνησε μια ειδική κατηγορία "μη-ακτινοβολούντων" αντικειμένων με τον αποκαλούμενο "μακροχρόνιο συντονισμό".

Όταν παρέχεται ενέργεια σε αυτά τα αντικείμενα παραμένει συνδεδεμένη σε αυτά, αντί να διαφεύγει στο χώρο. "Ουρές" της ενέργειας, που μπορεί να είναι πολλά μέτρα σε μήκος, τρεμοπαίζουν πάνω από την επιφάνεια.

"Εάν φέρετε ένα άλλο συντονιζόμενο αντικείμενο με την ίδια συχνότητα, αρκετά κοντά σε αυτές τις ουρές τότε αυτή η ενέργεια μεταφέρεται από το ένα αντικείμενο στο άλλο", συνεχίζει ο  Soljacic.

Ως εκ τούτου, μια απλή κεραία χαλκού σχεδιασμένη να έχει συντονισμό μεγάλου χρόνου θα μπορούσε να μεταφέρει την ενέργεια σε ένα lap-top που η κεραία του θα συντονιζόταν στην ίδια συχνότητα. Ο υπολογιστής τότε θα ήταν αληθινά ασύρματος.

Οποιαδήποτε ενέργεια που δεν θα εκτρέπεται σε μια συσκευή θα απορροφιέται εκ νέου πολύ απλά.

Τα συστήματα που η ομάδα αυτή έχει περιγράψει θα ήταν σε θέση να μεταφέρουν την ενέργεια από τρία έως πέντε μέτρα.

"Αυτό θα δούλευε σε ένα δωμάτιο, αλλά θα μπορούσαμε να το προσαρμόσουμε να δουλέψει και σε ένα εργοστάσιο", τόνισε.

Παλαιά τεχνολογία

Η ομάδα από το MIT δεν είναι η πρώτη ομάδα που έχει προτείνει την ασύρματη ενεργειακή μεταφορά. Ο φυσικός και μηχανικός Nikola Tesla από τον δέκατο ένατο αιώνα πειραματίστηκε με τη μεγάλης ακτίνας ασύρματη ενεργειακή μεταφορά, αλλά η πιο φιλόδοξη προσπάθειά του - μια κεραία ύψους 29 μέτρων γνωστή ως πύργος Wardenclyffe στη Νέα Υόρκη - απέτυχε όταν ξέμεινε από χρήματα.

Άλλοι έχουν εργαστεί με ιδιαίτερα κατευθυντικούς μηχανισμούς μεταφοράς της ενέργειας, όπως τα λέιζερ.

Όμως, αυτοί οι μηχανισμοί απαιτούν μια συνεχή οπτική επαφή, και δεν είναι επομένως καλοί για την τροφοδότηση αντικειμένων μέσα στο σπίτι.

Μια βρετανική επιχείρηση, η Splashpower, έχει σχεδιάσει επίσης ασύρματους επαναφορτιστές στα οποία τοποθετούνται τηλέφωνα και MP3 players για να επαναφορτιστούν.

Οι συσκευές αυτές χρησιμοποιούν την ηλεκτρομαγνητική επαγωγή για να φορτίσουν τις συσκευές, την ίδια διαδικασία που χρησιμοποιείται για να φορτιστούν οι ηλεκτρικές οδοντόβουρτσες.

Ένας από τους ιδρυτές της Splashpower, ο James Hay, είπε ότι η εργασία του MIT ήταν "σαφώς σε ένα αρχικό στάδιο" αλλά "ενδιαφέρει για το μέλλον".

"Οι καταναλωτές επιθυμούν μια απλή καθολική λύση που τους ελευθερώνει από τους φορτιστές και τους αντάπτορες, η ασύρματη τεχνολογία μεταφοράς ενέργειας έχει τη δυνατότητα να ικανοποιήσει αυτές αυτές τις ανάγκες."

Εντούτοις, ο Hay τονίζει ότι η μεταφορά της ενέργειας ήταν μόνο ένα μέρος της λύσης. "Υπάρχουν διάφορες άλλες πτυχές που πρέπει να εξεταστούν για να εξασφαλίσουν μια αποδοτική μετατροπή της ενέργειας σε μια μορφή χρήσιμη για να εισαχθεί στις συσκευές."

Ο καθηγητής Soljacic παρουσίασε την εργασία του στο Αμερικανικό Ίδρυμα του φόρουμ Βιομηχανικής Φυσικής στο Σαν Φρανσίσκο.

ΠΩΣ ΘΑ ΜΠΟΡΟΥΣΕ ΝΑ ΛΕΙΤΟΥΡΓΗΣΕΙ Η ΑΣΥΡΜΑΤΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ

1) Η ηλεκτρική ενέργεια μεταβιβάζεται στην κεραία, η οποία αποτελείται από χαλκό
2) Η κεραία συντονίζεται σε μια συχνότητα 6.4MHz, εκπέμποντας ηλεκτρομαγνητικά κύματα
3) "Ουρές" της ενέργειας από την κεραία "διοχετεύονται" μέχρι 5 μέτρα προς την κεραία του lap-top, η οποία πρέπει επίσης να συντονίζεται στα 6.4MHz. Η ενέργεια χρησιμοποιείται για να επαναφορτίσει τις συσκευές
5) Η ενέργεια που δεν μεταφέρεται στο lap-top, απορροφάται ξανά  από την πηγή που τροφοδότησε την αντένα. Οι άνθρωποι ή άλλες συσκευές δεν επηρεάζονται από το συντονισμό στα 6.4MHz.

Home