Russische Wissenschaftler haben ein hocheffizientes drahtloses Energieübertragungssystem entwickelt. Es kann verwendet werden, um Räume zu erstellen, in denen Mobiltelefone und Tablets automatisch "aus der Luft" aufgeladen werden.
Zu Beginn des 20. Jahrhunderts testete Nikola Tesla zunächst die Möglichkeiten der drahtlosen Übertragung von Elektrizität, doch bis vor kurzem wurde die Technologie praktisch nicht genutzt oder verbessert.
2007 testete ein Team von Wissenschaftlern am Massachusetts Institute of Technology (MIT) die WPT-Technologie erneut: Sie schalteten eine 60-Watt-Glühbirne aus einer Entfernung von zwei Metern ein. Der Wirkungsgrad der Kraftübertragung betrug 45 Prozent.
Später wurde wiederholt versucht, die Technik zu überdenken und zu verbessern, insbesondere um die Effizienz der Energiezufuhr "durch die Luft" zu erhöhen.
Basierend auf denselben Prinzipien hat ein Team russischer Forscher unter der Leitung von Polina Kapitanova von der Nationalen Forschungsuniversität für Informationstechnologien, Mechanik und Optik in St. Petersburg und Elizaveta Nenasheva vom Girikond Research Institute ein verbessertes drahtloses Energieübertragungssystem auf der Basis von Resonanzkommunikation entwickelt. Die Wirksamkeit dieser Methode beträgt nach numerischen Simulationen 80 Prozent in einem Abstand von 20 Zentimetern und nimmt mit zunehmendem Abstand leicht ab.
Lassen Sie uns das allgemeine Funktionsprinzip eines solchen Systems erklären. Die erste Kupferspule überträgt Energie auf die zweite Spule, die mit derselben Resonanzfrequenz arbeitet, so wie ein Opernsänger mit seiner Stimme genug Energie übertragen kann, um ein Glas zu zerbrechen (die Resonanzfrequenz der Stimme stimmt mit der Frequenz überein, die das Gefäß zerstört).
Normalerweise werden Magnetfelder zur Energieübertragung verwendet, da sie mit den meisten umgebenden Objekten, einschließlich des menschlichen Körpers, schwach interagieren.
Russische Forscher haben das ursprünglich entwickelte System leicht modifiziert. Daher werden anstelle gewöhnlicher Magnetspulen spezielle dielektrische Resonatoren in Form von Keramikkugeln mit einer hohen Dielektrizitätskonstante verwendet. Solche Keramikkugeln können die Übertragungsenergieverluste verringern und somit den Wirkungsgrad erhöhen.
Werbevideo:
Zusätzlich hat das Material, aus dem die Kugeln hergestellt sind, einen hohen Brechungsindex, was bedeutet, dass elektromagnetische Wellen in den Kugeln stark verlangsamt werden. Diese Funktion trägt dazu bei, die Magnetresonanz zu verbessern und dadurch die Effizienz der Energieübertragung weiter zu steigern.
Eine weitere Innovation zur Reduzierung von Verlusten und zur Steigerung der Effizienz: der Übergang zu einer Resonanzfrequenz höherer Ordnung. "Wir empfehlen die Verwendung der magnetischen Quadrupolmethode anstelle der magnetischen Dipolmethode", sagte Kapitonova in einem Interview mit phys.org. Sie unterscheiden sich in Form und Stärke des erzeugten Magnetfeldes.
Es wird angemerkt, dass in diesem Fall der Sender und der Empfänger für eine bessere Energieübertragung nicht genau aufeinander ausgerichtet sein müssen.
Wir fügen hinzu, dass andere Objekte, die sich im "Laderaum" befinden, völlig andere Resonanzfrequenzen haben, aufgrund derer sie die übertragene Energie nicht empfangen können. Dementsprechend ist eine solche universelle Aufladung für die umgebenden Objekte sicher.
Für den praktischen Einsatz planen russische Wissenschaftler in Zukunft, die Größe der Resonatoren zu reduzieren. „Wir arbeiten derzeit an der Erstellung und experimentellen Untersuchung einer Stichprobe der nächsten Version des WPT-Systems. Wir haben neue Keramikresonatoren mit einer höheren Dielektrizitätskonstante entwickelt. Wir glauben, dass dieser Prototyp dem praktischen Einsatz sehr nahe kommen wird “, fügt Kapitonova hinzu.
Ein Artikel in der Fachzeitschrift Applied Physics Letters berichtet ausführlich über die Forschung.
Beachten Sie, dass Wissenschaftler seit langem versucht haben, den Ladevorgang eines Mobiltelefons zu verbessern, ohne den kein moderner Mensch auskommt. Daher haben chinesische Entwickler ein Gerät entwickelt, das ein Smartphone mit Licht auflädt.
