Ученые из ИТМО предлагают новую системы беспроводной передачи энергии с высокой эффективностью

Автор: Максим Синайский 27 января 3972 просмотра

Ученые из ИТМО предлагают новую системы беспроводной передачи энергии с высокой эффективностью

Коммерческая беспроводная передача энергии ограничивается в основном зарядкой для телефонов. Вместо подключения телефона кабелем к зарядному устройству - можно просто положить его на площадку беспроводной зарядки. В будущем эта концепция может быть расширена до значительно больших расстояний и более высокой эффективности передачи, позволяя целым комнатам и даже зданиям служить зоной беспроводной зарядки для телефонов, компьютеров и других электронных устройств.

Хотя беспроводную передачу энергии впервые продемонстрировал Тесла в начале 20-го века, он к сожалению не дожил до наших дней. Так что в 2007 году группа ученых из Массачусетского технологического института продемонстрировала возможности беспроводной передачи энергии, путем подачи питания для 60 Вт лампы с расстояния двух метров с эффективностью передачи в 45%.

Основываясь на этой и нескольких других работах, команда ученых во главе с Полиной Капитановой и Елизаветой Ненашевой из Университета ИТМО (Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики), предложили новую систему беспроводной передачи энергии. По расчетам, предложенная ими система может поддерживать эффективность передачи до 80% на расстоянии 20 сантиметров, и лишь немного немного уменьшается с увеличением расстояния. Их работа опубликована в последнем выпуске Applied Physics Letters.

Как и почти все другие системы, новая работает на основе резонанса. Резонансная медная катушка может передавать энергию второй катушке, если они резонируют одной частоте.

Ученые из ИТМО предлагают новую системы беспроводной передачи энергии с высокой эффективностью

Сравнение зависимости эффективности от расстояния новой системы, работающей на магнитных квадруполях (зеленая линия), в режиме магнитного диполя (красная пунктирная линия), и система, предложенная MIT (синий пунктир).


Для снижения потерь мощности и повышения эффективности ученые работали в двух направлениях. Во-первых, они заменили традиционные медные катушки на диэлектрические резонаторы, которые выглядят как две керамические сферы. Эти резонаторы имеют высокий показатель преломления, что означает, что электромагнитные волны значительно замедляется, проходя через них. Для передачи энергии, это свойство приводит к более сильному магнитному резонансу, и соответственно к более высокой эффективности.
Во-вторых ученые использовали более высокие резонансные частоты, чем ранее использовавшиеся (они использовали магнитные квадруполи вместо диполей). Они обнаружили, что эффективность системы, работающей в квадрупольном режиме не только более эффективна, но и более устойчива к случайной ориентации передатчика и приемника в пространстве. Если у вас есть телефон с беспроводным зарядным устройств телефонов - то вы знаете, что телефон должен быть идеально выровнен на площадке, чтобы он начал заряжаться. Квадрупольный режим не требует такого точного выравнивания.

В будущем, исследователи планируют дальнейшее улучшение эффективности системы, проектирование приемника который сможет получать энергию в любом положении. Также планируется уменьшить размер резонаторов для практического использования.

Комментарии

Новости партнёров