Файл: Современные разработки в области беспроводная передача электричества.docx

К сожалению, прежде чем мы избавим дома от всех кабелей и проводов, потребуется еще много исследований. Находящаяся в Сиэтле команда исследователей Intel работает в основном над улучшением производительности передачи, защиты пользователей от радиации и внешним видом устройств. Инженерам из Big Blue уже удалось получить производительность передачи энергии на уровне 75%, и  это уже впечатляющий результат, но в свете мирового энергетического кризиса - это все еще слишком мало. Justin Rattner, руководитель исследовательской группы, говорит, что: „Эффективность технологии WREL настолько высокая, что кажется, что это пока маловероятно”.

Однако в данном случае производительность во многом зависит от того, как объекты расположены по отношению друг к другу, как намотаны витки медной проволоки в обеих частях устройств: достаточно слегка изменить расположение витков приемника, и производительность существенно упадет. Ученые пытаются решить эту проблему, заменив бобину проволоки датчиками и микрочипами, которые способны лучше  настраивать резонанс в магнитном поле. „Может быть, в будущем энергия будет скрыта например, в столешнице кухонного шкафа”, - говорит Justin Rattner. И добавляет: „Вам не нужно будет подключать прямо к стене, чтобы заварить себе кофе”.

Возможным станет также переоборудование стен жилых домов передатчиками WREL с последующим извлечением магнитного поля по всей квартире, что позволит использовать беспроводное питание для всех электроустройств в доме. Сегодня уже возможно размещение резонаторов в ноутбуках, а вместе с падающим потреблением энергии (и прогрессирующей миниатюризацией) можно также установить в столь малых устройств, как нетбуки, цифровые камеры или мобильные телефоны.

А что с ответом на вопрос о защите от радиации - может ли человек чувствовать себя в безопасности, когда так много энергии буквально висит в воздухе? В принципе, опасности нет. В конце концов WREL основана на магнитных волнах, которые, в отличие от используемых электромагнитных волн в микроволновых печах  с фиксированной частотой (2,4 ГГц), имеют очень незначительное влияние на наш организм. Магнитное поле, тем не менее, всегда связано с электромагнитным излучением, а это уже нам небезразлично. Однако в лабораториях Intel разрабатывает такие конфигурации частот, чтобы создать поля с минимальной электромагнитной нагрузкой. В конце концов, в таком поле должны также работать, чувствительные к нему электромагнитные устройства, например, жесткие диски. А главное, когда первый продукт, в котором будет использована технология WREL, появится на рынке, он должен быть абсолютно безвредной для человека.

---

Как только технологии WREL будут спланированы так, чтобы не было даже тени сомнения, касающихся вопросов безопасности, для нее найдется множество применений. Например, можно будет устанавливать кардиостимуляторы без неудобного кабеля, идущего от аккумулятора. Беспроводная передача энергии может сыграть важную роль в развитии компьютерных технологий. К примеру компьютеры, в которых компоненты уже питаются не десятками проводов, и одним беспроводным доступом WREL. То же самое касается и всех остальных периферийных устройств.

Возможно, уже скоро беспроводное питание станет таким же обычным и повседневным явлением для нас, как и беспроводной Интернет (WLAN).

---

1.3. Электроподзарядка автомобиля во время его движения.

Несколько небольших автомобилей, бесшумно катящихся по огороженной трассе в южнокорейском городе Тэджон, способны удивить: энергию они получают прямо во время движения, из-под асфальта, причем без контакта с какими-нибудь рельсами или проводами. Этот эксперимент, считают инженеры, показывает путь удешевления перевода транспорта на электрическую тягу.

Одна вещь способна нарушить спокойный сон владельца электромобиля – страх оказаться поодаль от розетки с севшим аккумулятором. Пока зарядные станции не стоят вдоль дорог и на улицах столь же часто, как бензоколонки, беспокойство можно унять, только поставив на машину аккумулятор весом в добрую тонну. Пускай и заряжать его придется сутки. Что, очевидно, уже абсурд.

Есть два основных варианта решения данной проблемы: строить электрические автомобили с уникально-коротким временем зарядки или машины, совместимые с роботизированной системой ''горячей'' замены тяговых батарей на специальных станциях.

Однако еще с 1970-х годов специалисты обсуждают третий путь – создание электрифицированных дорог (или полос), на которых электромобили могли бы получать энергию из сети (для движения и одновременной подзарядки батарей).

Кое-кто из самых отчаянных новаторов пытался личные легковушки посадить даже на общественные рельсы, для длинных бросков "под напряжением". Только вряд ли кто захочет превращать свою машину в "трамвай". Более разумной видится прокладка дорог, поставляющих искомые ватты бесконтактным способом – при помощи электромагнитной индукции.

Набор передающих энергию лент под полотном и приемные катушки в днище машины могли бы обеспечить "заправку" электромобиля на ходу. Вопрос в эффективности системы и некоторых деталях управления ею. Еще лет тридцать назад опытные образцы таких машин тестировали в США. Ныне же, на новом витке развития технологий, к подзабытой несколько теме вернулись в Южной Корее.

Свою систему бесконтактной подпитки электромобилей разработали и построили два партнера – Корейский институт науки и технологий (KAIST) и компания CT&T, специализирующаяся на электромобилях, главным образом гольф-карах. Называется эта система "Online Electric Vehicle" (OLEV).

Опытную "бесконтактную" трассу KAIST построил на территории своего кампуса в Тэджоне (Daejeon). CT&T предоставила электромобили, которые ученые и инженеры оснастили набором магнитов и катушек, призванных пожинать энергию от линий (шириной порядка 20 см), проложенных в асфальте.

---

Специалисты KAIST сообщают, что общий принцип работы OLEV схож с давно известными электрическими зубными щетками с беспроводной зарядкой. Но щетки для подпитки своих батареек должны располагаться вплотную к передающему устройству. А для "заправки" на том же принципе движущегося транспортного средства необходимо обеспечить приличный зазор между приемником и передатчиком энергии. Может, корейцы воспользовались некой вариацией системы на основе магнитно-связанного резонанса? (Ее КПД передачи при расстоянии в несколько десятков сантиметров достигает 75%.)

Тонкости не раскрываются, но KAIST докладывает, что в тестовых образцах удалось добиться переправки на борт машины 80% энергии при зазоре в 1 см и 60% при 12 сантиметрах. Первый вариант трудно представить в качестве практически пригодного решения. Разве что для медленно ползущего по выделенным и гладким как стол полосам общественного транспорта. А вот второй вариант уже позволяет говорить об установке таких приемников и на обычные легковушки.

Только не обесценит ли посредственный КПД воздушной зарядки все преимущества проекта? Поневоле подумаешь: не махнуть ли рукой на эти линии и не поставить ли машину на трехчасовую зарядку, зато с прямым контактом с розеткой? Авторы системы говорят, что постараются еще поднять КПД. И, мол, нельзя сбрасывать со счетов сокращение стоимости самого электромобиля.

С учетом более высокой эффективности электромобиля как такового и более высокого КПД электростанций также может статься, что даже данный вариант подзарядки машин все еще окажется выгоден в плане сокращения вредных выбросов в сравнении с автомобилем на бензине. Корейцы, кстати, в этой связи говорят о перспективах развития атомной энергетики.

Но главное тут даже не экология, а удобство. Чхо Тон Хо (Cho Dong-ho), ведущий ученый проекта OLEV, утверждает, что для поездок OLEV по всему городу в последнем достаточно оснастить силовыми полосами 10% уличной сети. Причем авторы разработки предлагают прокладывать такие кабели под асфальтом вовсе не на протяжении десятков километров, а лишь на расстояниях в десятки и сотни метров в местах, где транспорт обычно замедляет ход (перед перекрестками, например).

Там автомобили-OLEV могли бы быстро поднимать уровень заряда своих аккумуляторов так, чтобы его с запасом хватало до встречи со следующей "силовой полосой". Вообще же тяговый аккумулятор такой машины мог бы быть примерно в пять раз менее емким (и в пять раз более дешевым), чем у простого электромобиля, претендующего на повседневное использование.

---

Достаточно иметь запас хода на одной зарядке в 80 километров, полагает Тон Хо. Этого не только хватит для свободных разъездов по всему городу, но и для коротких вылазок в ближние пригороды и для утренней/вечерней поездки из дома на работу и обратно. А в гараже машину можно уже заряжать классическим способом – по проводам.

Стоимость инфраструктуры OLEV составляет $318 тысяч за километр. В дальнейшем цена переоборудования дорожного полотна может быть снижена. В Южной Корее уверены, что это не столь уж большая плата за возможность очистить крупные города от вредных выхлопных газов, уменьшить вклад полуострова в пресловутое глобальное потепление и снизить зависимость страны от импорта нефти.

Правительство Южной Кореи намерено вложить в проект 100 миллиардов вон ($80 миллионов). А президент страны Ли Мен Бак (Lee Myung-bak), побывав на одном из тестов OLEV, высказал заинтересованность в апробации данной системы на городских улицах, а также пообещал еще нарастить инвестиции в столь интересное исследование.

Кроме того, KAIST и власти острова Чеджу (Jeju) подписали соглашение о намерении, согласно которому на острове будет построена система OLEV. Если все пойдет по плану, Чеджу окажется, вероятно, первым в мире местом, где подобную технологию испытают на публике, – приемниками системы OLEV должны быть оснащены электрические автобусы.

А вот с переходом на OLEV частных авто пока не все ясно. Скажем, еще нужно проработать вопрос оплаты такой "воздушной" электрической энергии. Но специалисты KAIST и CT&T верят, что именно беспроводная зарядка на ходу действительно выведет массовые и сравнительно доступные электромобили на улицы. До тех пор, наверное, пока аккумуляторы не поднимут свою удельную емкость еще в несколько раз при многократном же снижении стоимости.

Интересно, что электромобили от CT&T, использованные как основа для эксперимента OLEV, уже поставлены на конвейер. Естественно, серийные их версии никаких беспроводных зарядников не имеют, а выполнены по традиционной схеме с заправкой батарей от розеток. Одна из моделей – открытый всем ветрам c-ZONE, шестиместный гольф-кар, машина для выставочных центров и парков. Едва ли такой пустят по "беспроводным" городским маршрутам, разве что на каких-нибудь курортах – для развлечения туристов.

Вторая же модель представляет больший интерес. Ведь она позиционируется компанией как машина для повседневного использования (пусть, очевидно, не как единственная в семье). Этот двухместный микрокар e-ZONE – корейский ответ электрической версии "Смарта".

---