Die Tesla-Theorie Wer gewinnt das Rennen um drahtlose Energie?

Wenn Sie an drahtlose Stromversorgung denken, Bilder von Blitzen, die von einer Tesla-Spule rennen: 10 der besten Tesla-Coils-Musikvideos auf YouTube 10 der besten Tesla-Coils-Musikvideos auf YouTube Nikola Tesla wird zu Recht als einer der größten wissenschaftlichen Köpfe von allen betrachtet Zeit. Seine Pionierarbeit als Ingenieur, vor allem auf dem Gebiet der Elektrizität und des Elektromagnetismus, bedeutet, dass sein Name gleichbedeutend mit… einem anderen wahrscheinlich in den Sinn kommt, oder vielleicht Bildern von dem Moment, als Frankensteins Monster lebendig wurde.

Während die Idee lächerlich und fast unmöglich erscheint, sind Sie vielleicht überrascht zu erfahren, dass die drahtlose Stromversorgung schnell Realität wird.

Es gibt eine Reihe von Theorien und Vorschlägen, um die futuristische Leistung der Übertragung von Elektrizität über die Luft zu Geräten in Ihrem Haus zu erreichen - auf die wir in diesem Artikel eingehen werden -, aber zunächst ist es wichtig, sowohl das Potenzial als auch die Einschränkungen zu verstehen der Wissenschaft 10 Wissenschaft YouTube-Kanäle, die Sie nicht verpassen können 10 Wissenschaft YouTube-Kanäle, die Sie nicht übersehen können Das Wort Wissenschaft bedeutet im Wesentlichen Wissen, und dieses Streben nach Lernen und Verstehen hat die Menschheit auf die Höhe ihrer Macht getrieben. Das Web bietet reichlich Gelegenheit, dieses Wissen an diese Versuche weiterzugeben.

Was ist Wireless Power??

Wenn die meisten Leute an Elektrizität denken, denken sie an den traditionellen Stecker mit ein oder zwei Drähten, der eine positive Klemme, eine negative Klemme und manchmal ein Erdungskabel hat. Die positiven und negativen Anschlüsse bilden im Wesentlichen eine elektrische Schaltung, wie in der nachstehenden Abbildung gezeigt.

Dies ist das einfachste Beispiel einer elektrischen Schaltung. Nun, das Entfernen des Switches wäre zwar einfacher, aber Sie haben den Punkt verstanden.

Die Batterie “+” und “-” Terminals sind die roten und schwarzen Drähte in Ihrem Netzstecker, unabhängig davon, ob Sie eine Lampe, einen Computer oder etwas anderes anschließen.

Grundsätzlich kann Elektrizität als Fluss von a bezeichnet werden “aktuell” von positiven zu negativen Klemmen. Ich werde eine theoretische Diskussion über die Bewegung der tatsächlich geladenen Teilchen vermeiden. Verstehen Sie einfach, dass für die Stromversorgung eines elektrischen Geräts eine Spannungsdifferenz zwischen diesen beiden Anschlüssen erforderlich ist.

Wie ist es also möglich, ein System zu drehen, das offensichtlich von einem Leiter wie einem elektrischen Draht für den Ladungsfluss abhängt? Was solltest du tun?, schießen die Ladung von der Spitze eines Drahts zum anderen? Nun… .sorta.

Darf ich Ihnen den Transformator vorstellen?.

Dies ist eigentlich ein Konzept, das es seit Tesla selbst gibt. Sie nehmen ein Kabel, das Ihre Quellenspannung trägt (beispielsweise an eine 60-Hz-Wechselstromsteckdose angeschlossen), und wickeln Sie es in vielen Schleifen auf. Oh Gott, verwenden Sie ein Stück Eisen, um das Wickeln der Schlaufen zu erleichtern.

Wickeln Sie dann einen zweiten Draht ein kurzes Stück von der ersten Spule. Sie induzieren Strom in der zweiten Spule, genau wie Magie.

Okay, nicht ganz magisch, aber ziemlich nah dran. Grundsätzlich induziert jeder Draht mit Wechselspannung ein elektromagnetisches Feld (Fluss). Wenn Sie den Draht aufwickeln, verstärken Sie dieses Feld. Stecken Sie magnetisches Material wie Eisen in diese Spule, und Sie können Ihre Energieübertragung auf diese zweite Spule verbessern. Aber - hier ist der Kicker - dasselbe kann durch die Luft passieren.

Verwenden Sie immer einen Induktionsofen?

Wenn Sie die Chance haben, einen zu sehen, drehen Sie ihn auf volle Hitze und legen Sie Ihre Hand über den Brenner. Nein, im Ernst - fassen Sie alles an, was Sie mögen. Sie werden nicht verbrannt. Diese Spiraldrähte sollen Wirbelströme in das auf dem Herd platzierte Gusseisengeschirr induzieren. Dies erhitzt wiederum den Topf, der die Speisen aufheizt.

Diese Übertragung elektrischer Energie durch die Luft funktioniert wie Generatoren, Motoren und sogar Ihr elektrisches Zahnbürstenladegerät. In diesen Fällen ist es anstelle eines Eisenkerns eine “Luftkern”. Es ist der Fluss, der die elektrische Energie überträgt.

Durchbrüche bei der drahtlosen Stromversorgung

Warum konnten Wissenschaftler ihre Energie bisher nicht mithilfe von Induktion drahtlos übertragen? Um dies zu verstehen, muss man unbedingt zu den Leuten gehen, die alles angefangen haben - oder zumindest die Fackel von Nikola Tesla abgeholt haben.

In einem 2006 in Annals of Physics veröffentlichten Artikel beschrieben die MIT-Forscher, wie sie nachweisen wollten, dass diese Felder für die drahtlose Übertragung von Energie genutzt werden können.

Wir untersuchen, ob und inwieweit das physikalische Phänomen der langzeitlebigen elektromagnetischen Resonanzzustände mit lokalisierten langsam evaneszenten Feldmustern genutzt werden kann, um Energie über nicht zu vernachlässigende Entfernungen effizient zu übertragen, selbst in Gegenwart von äußeren Umgebungsobjekten.

In reinem Englisch sagten die Forscher, sie glaubten, durch die richtige Konfiguration könnten diese Induktionsfelder genutzt werden, um die Kraft auch über Gegenstände hinweg zu übertragen.

Und raten Sie mal, was sie 2007 bewiesen haben, und veröffentlichte ihre Ergebnisse in einem experimentellen Artikel, der im Science Magazine veröffentlicht wurde.

Mit Eigenresonanzspulen in einem stark gekoppelten Bereich konnten wir die effiziente strahlungsfreie Kraftübertragung über Entfernungen bis zum 8-fachen des Spulenradius experimentell demonstrieren. Wir konnten 60 Watt mit ~ 40% Wirkungsgrad über Entfernungen von mehr als 2 Metern übertragen.

Dies war eine erstaunliche Leistung. Für diejenigen von Ihnen, die noch nicht gut auf das metrische System abgestimmt sind, sind 2 Meter etwas mehr als sechseinhalb Fuß. Im Grunde könnten sie Energie von einer Spule zur anderen übertragen, die Entfernung einer sehr großen Person.

Was war ihr Geheimnis? So nannten sie sich “Resonanzspulen”. Sie haben die Spulen - die Anzahl, den Radius und andere Faktoren - so abgestimmt, dass sie eine Art erreichen “Resonanz” zwischen den beiden Spulen.

Es ist wichtig, dass die Spulen in Resonanz sind, damit die Leistungsübertragung praktikabel ist (6). Wir stellen experimentell fest, dass die auf die Last übertragene Leistung stark abfällt, wenn eine der Spulen gegen die Resonanz verstimmt wird.

Unabhängig davon hat diese Errungenschaft die rasante Entwicklung drahtloser Energieanwendungen ausgelöst. Das Rennen fand statt.

Das Rennen um die Macht zu nutzen

Rennen sie taten.

Eines der ersten Startups, die diese Technologie für kommerzielle Zwecke nutzten, war WiTricity. Bereits 2009 hatte CEO Eric Giler auf der TEDGlobal 2009 eine Demonstration der drahtlosen Stromversorgungstechnologie gezeigt.

Er war nicht der einzige. Viele Unternehmen sprangen sofort von dieser Technologie für Anwendungen, die über kurze Entfernungen praktisch und einfach waren. Das kabellose Laden von tragbaren Geräten war eine naheliegende erste Wahl, und im Jahr 2009 laden die ersten induktiven Ladepads das Duracell myGrid ebenso auf wie ein Netzkabel? Lädt das Duracell myGrid wirklich so gut wie ein Netzkabel? Netzkabel sind in der heutigen drahtlosen Welt ein zunehmend veraltetes Konzept, doch sie sind bis heute eine Notwendigkeit. Niemand möchte gezwungen werden, seine Elektronik an einem Kabelschnabel an einer Ratte festzumachen… Lesen Sie mehr auf den Markt.

Jetzt können Sie Ihre mobilen Geräte auf diesen Pads platzieren, und sie werden aufgeladen. Sie müssen nicht mehr nach dem Netzstecker Ihres Telefons suchen.

Wenn Sie denken, dass dies eine coole Erfindung war, dann überlegen Sie, wie weit die Industrie seit den Tagen der Entdeckung des MIT gekommen ist. Im Jahr 2011 gründete eine Firma namens Evatran eine “Plugless Power” System für Elektroautos mit Induktionstechnik zum Laden von Elektrofahrzeugen ohne Kabel.

Induktives Laden ist nicht die Zukunft von Elektroautos, es ist bereits da.

Die Zukunft der drahtlosen Energie

Nun, da Sie wissen, wo sich die Industrie mit drahtloser Stromversorgung befindet, werfen wir einen Blick auf die Entwicklung.

Anfang 2014 gaben Forscher des Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) bekannt, dass sie eine entwickelte “Dipolspulenresonanzsystem” wo sie sich etablieren konnten “erweiterter Bereich der induktiven Leistungsübertragung, bis zu 5 Meter zwischen Sender- und Empfängerspule.”

Sie waren auch in der Lage, die Spulengröße gegenüber dem, was das MIT-Team verwendet hatte, zu verkleinern, wodurch das Ganze für kommerzielle Zwecke praktischer (wenn auch immer noch teuer) wurde.

Chun T. Rim, der Leiter des Forschungsprojekts, sagte gegenüber Science Daily, dass er beabsichtige, ein solches System zur Verfügung zu stellen “Hotspots für drahtlose Stromversorgung” So wie Menschen Internet-Hotspots nutzen.

So wie wir heute überall Wi-Fi-Zonen sehen, werden wir irgendwann viele Wi-Power-Zonen an Orten wie Restaurants und Straßen haben, die elektronische Geräte drahtlos mit Strom versorgen.

Fünf Meter sind fast sechseinhalb Fuß. Jetzt sprechen Sie über die Länge eines typischen Zimmers in einem Haus.

In diesem Jahr hat ein Unternehmen namens Ossia mit seinem Konzept namens Cota die Runde gemacht, eine Technologie, die das Unternehmen verspricht, drahtloses Aufladen zu ermöglichen. Was ist drahtloses Aufladen und wie genau funktioniert es? [MakeUseOf erklärt] Was ist drahtloses Laden und wie genau funktioniert es? [MakeUseOf erklärt] Wir leben in einer drahtlosen Welt. Außer wir tun es nicht. Sicher, wir können riesige Mengen an Informationen über die Luftwellen senden, aber die Geräte, die sie senden und empfangen können, sind an Netzkabel gebunden… Lesen Sie mehr von Geräten, die sich in einer Entfernung von weniger als 30 Fuß von der Basisstation befinden.

Aber Apple-Fanboys haben natürlich keine Angst, Ihr Unternehmen steht auch in diesem Spiel an vorderster Front.

Im August erhielt Apple zwei Patente, die sich auf die geplante Anwendung der drahtlosen Energieaufladung mit resonanter Induktion bezogen.

In einem Patent wird beschrieben, wie Benutzer ein Netzteil anschließen können - beispielsweise einen Dongle oder ein Gerät in einem neueren Computersystem - und dann dieses Netzteil drahtlos auflädt “entsprechend abgestimmt” Geräte in der Nähe.

Das Patent lautet:

… Das entsprechend abgestimmte Peripheriegerät kann als Teil eines Resonanzkreises betrachtet werden, der die NFMR-Stromversorgung und alle anderen abgestimmten Peripheriegeräte umfassen kann.

Das Patent offenbart eine ganze Elektronikindustrie, die von einer Technologie profitiert, die das Aussehen eines modernen Haushalts vollständig verändern könnte.

Zuerst kommen die kleineren Geräte, die einfacher zu laden sind, mit geringerem Energiebedarf. Wenn die anderen Player der Induktionsbranche jedoch etwas dazu zu sagen haben, werden alle Haushaltsgeräte - von Ihrer Mikrowelle bis zu Ihrem Großbildfernseher - ohne Netzkabel mit Strom versorgt.

Eines Tages können Menschen die Steckdosen in einem Haus auf die gleiche Weise betrachten, wie Kinder heutzutage diese alten, dummen Netzwerkbuchsen betrachten. Bereit oder nicht, drahtlose Stromversorgung ist die Zukunft - und ich wette, Nikola Tesla lacht im Grab.

Wie denkst du über drahtlose Stromversorgung?? Wirst du die Technologie annehmen, oder hast du irgendwelche Bedenken? Teilen Sie Ihre Gedanken in den Kommentaren unten mit!

Bildnachweise: Plasma via Shutterstock, Designua / Shutterstock, Photoiconix / ShutterstockMIT / Resonanzspulen, Apple Patent / USPO.gov, Evikka / Shutterstock