Физики передали энергию на пять метров без использования проводов

Ещё десять лет назад провода опутывали квартиры и офисы, как лианы в джунглях. К счастью, в последнее время ситуация меняется и беспроводные технологии всё больше облегчают людям жизнь.

Телефонная связь, Интернет, наушники, микрофоны, клавиатуры − вся эта аппаратура давно не требует отдельного кабеля. Последней вехой на пути к светлому будущему без проводов является передача электроэнергии на расстоянии. И хотя уже появились необычные способы подзарядки мобильных устройств с помощью магнитной индукции, серьёзного прорыва в этом направлении пока не произошло. Меж тем для зарядного устройства до сих пор трудно найти свободную розетку.

Профессор ядерной физики и квантовой инженерии Чунь Рим (Chun Rim) из Корейского научно-технического института (KAIST) и его коллеги пытаются изменить ситуацию к лучшему. Они разработали "Резонансную систему с дипольной катушкой" (DCRS), способную передавать энергию без проводов на расстояние до пяти метров.

Впервые похожее устройство под названием "Спаренная магнитно-резонансная система" (CMRS) было разработано в Массачусетском технологическом институте (MIT) в 2007 году. Тогда удалось передать энергию на два метра.

Однако такие недостатки технологии как сложная структура катушки, громоздкие размеры резонатора, высокая частота работы на уровне десяти мегагерц и чувствительность к окружающей температуре и влажности затруднили её коммерческую реализацию.

Подход, предложенный корейскими учёными, решает большинство этих проблем. Они задействовали две дипольные магнитные катушки, одна из которых индуцирует магнитное поле, а вторая находится на расстоянии и принимает энергию. При этом вместо толстых воздушных катушек используются компактные стержни с ферритовыми сердечниками и обмоткой в центре. Переменный ток высокой частоты на первичной обмотке создаёт магнитное поле, которое индуцирует напряжение на второй катушке.

Система демонстрирует низкий показатель добротности, высокую устойчивость к изменению условий окружающей среды и работает с низкой частотой в 100 килогерц. Устройство гораздо меньше американского, хотя и имеет длину 3 метра при ширине 10 сантиметров и высоте 20 сантиметров.

Команда провела несколько экспериментов и получила хорошие результаты. Так, при работе с частотой 20 килогерц максимальная выходная мощность составила 1403 ватта на расстоянии трёх метров, 471 ватт − на четырёх метрах и 209 ватт − на пяти метрах. Общая эффективность системы при передаче 100 ваттов мощности на три, четыре и пять метров составила соответственно 36,9, 18,7 и 9,2%. В ходе демонстрации устройство с расстояния пяти метров обеспечило работу телевизора и трёх 40-ваттных вентиляторов.

"Конечно, технология дистанционной передачи энергии находится на ранней стадии коммерциализации и осуществление таких проектов сегодня довольно дорогостояще, но мы считаем, что это правильное направление для развития, — говорит Рим в пресс-релизе. — Сегодня мы повсеместно видим зоны беспроводного доступа в Интернет, а когда-нибудь в ресторанах и на улицах появятся зоны беспроводной подзарядки, способные обеспечить энергией любые электронные устройства".