ฉันใช้ไฟฟ้าไร้สายทุกวัน
ในแปรงสีฟันของฉัน:
และในโทรศัพท์มือถือของฉัน:
วิธีการที่ใช้ในอุปกรณ์ของฉันเรียกว่าการชาร์จอุปนัย ฉันพูดคุยอีกเล็กน้อยเกี่ยวกับมันในคำตอบของฉันคำถามนี้ นี่เป็นรูปแบบที่ใช้กันทั่วไปและเป็นประโยชน์มากที่สุดในการส่งพลังงานแบบไร้สายในขณะนี้ แต่เป็นความคิดเห็นที่มีการบันทึกไว้นี้ถือว่าเป็นการส่งข้อมูลใกล้สนาม และมีช่วงที่มีประสิทธิภาพเพียงไม่กี่มิลลิเมตรมันเป็นมากข้อมูลที่อยู่ใกล้
ปริมาณของพลังงานโอนและมีประสิทธิภาพของการถ่ายโอนจะเพิ่มขึ้นไม่น้อย ( แต่ยังคงถือว่าเป็นข้อมูลที่อยู่ใกล้) โดยการเพิ่มตัวเก็บประจุแต่ละขดลวดเหนี่ยวนำและการปรับแต่งเครือข่าย RLC ผลลัพธ์ที่จะมีปัจจัยสูง Q ที่ ความถี่เดียวกัน (จังหวะ) ทีมงานจาก MIT ได้ทำการวิจัยเกี่ยวกับการใช้resonance แบบเหนี่ยวนำเป็นระบบถ่ายโอนพลังงานแบบไร้สาย
นักวิจัยได้ก่อตั้ง บริษัท ที่ชื่อว่าWiTricityเพื่อพัฒนาเทคโนโลยีต่อไป แม้ว่าพวกเขาจะยังไม่ได้นำผลิตภัณฑ์ไปสู่ตลาดการค้า แต่ก็มีการสาธิตที่น่าประทับใจ:
คำว่า WiTricity ใช้สำหรับโครงการที่เกิดขึ้นที่ MIT นำโดย Marin Soljačićในปี 2550 นักวิจัยของ MIT ได้แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการใช้พลังงานหลอดไฟขนาด 60 วัตต์แบบไร้สายโดยใช้ขดลวดทองแดง 5-turn 60 cm (24 ในสองชิ้น) เส้นผ่าศูนย์กลาง) ซึ่งอยู่ห่างออกไป 2 ม. (7 ฟุต) ที่ประสิทธิภาพประมาณ 45% ขดลวดถูกออกแบบมาเพื่อสะท้อนกลับมารวมกันที่ 9.9 MHz (avel ความยาวคลื่น 30 เมตร) และมุ่งเน้นไปตามแกนเดียวกัน หนึ่งถูกเชื่อมต่อ inductively กับแหล่งพลังงานและอื่น ๆ หนึ่งไปยังหลอดไฟ การตั้งค่าเปิดหลอดไฟแม้ว่าจะมีการปิดกั้นสายตาตรงโดยใช้แผงไม้ นักวิจัยสามารถใช้หลอดไฟขนาด 60 วัตต์ที่ประสิทธิภาพ 90% ที่ระยะทาง 3 ฟุต โครงการวิจัยได้ถูกแยกออกเป็น บริษัท เอกชนหรือที่เรียกว่า WiTricity
เป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องทราบว่าระยะห่างระหว่างตัวส่งและตัวรับมีปัจจัยสำคัญในการพิจารณาว่าสามารถถ่ายโอนพลังงานได้อย่างน่าเชื่อถือ ดังที่เห็นได้ในบทความนี้จากโครงการของ MIT การสลายตัวของแรงดันไฟฟ้าที่เกี่ยวกับระยะห่างระหว่างขดลวดนั้นมีค่าเป็นเลขชี้กำลัง:
แต่มีวิธีการอื่น ๆอีกมากมายเช่นไมโครเวฟและเลเซอร์ที่มีระยะทางไกลกว่ามาก อย่างไรก็ตามวิธีการเหล่านี้มีทิศทางมากและสามารถใช้ได้ในพื้นที่ขนาดเล็กกว่าหอคอย Wardenclyffe ที่เสนอโดย Tesla ซึ่งจะเป็นรอบทิศทาง นอกจากนี้ยังมีปัจจัยอื่น ๆ อีกมากมายที่ควรพิจารณาเมื่อใช้วิธีใดวิธีหนึ่งต่อไปนี้:
ไมโครเวฟ:
การส่งกำลังผ่านคลื่นวิทยุสามารถทำให้เกิดทิศทางได้มากขึ้นทำให้สามารถส่งกำลังได้ไกลขึ้นโดยมีความยาวคลื่นที่สั้นกว่าของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งมักจะอยู่ในช่วงไมโครเวฟ rectenna อาจถูกใช้เพื่อแปลงพลังงานไมโครเวฟกลับเป็นไฟฟ้า ประสิทธิภาพการแปลง rectenna เกิน 95% ได้รับการรับรู้ Power beaming โดยใช้ไมโครเวฟได้รับการเสนอเพื่อการส่งพลังงานจากการโคจรของดาวเทียมพลังงานแสงอาทิตย์ไปยังโลก
...
สำหรับการใช้งานบนพื้นโลกพื้นที่รับเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 กม. ขนาดใหญ่ช่วยให้สามารถใช้พลังงานรวมทั้งหมดในขณะที่ทำงานที่ความหนาแน่นพลังงานต่ำที่แนะนำสำหรับความปลอดภัยจากการสัมผัสทางแม่เหล็กไฟฟ้าของมนุษย์ ความหนาแน่นพลังงานของมนุษย์ที่ปลอดภัย 1 mW / cm2 กระจายไปทั่วพื้นที่เส้นผ่านศูนย์กลาง 10 กม. สอดคล้องกับระดับพลังงานทั้งหมด 750 เมกะวัตต์ นี่คือระดับพลังงานที่พบในโรงไฟฟ้าพลังงานทันสมัยหลายแห่ง
...
การส่งผ่านพลังงานสูงแบบไร้สายโดยใช้ไมโครเวฟได้รับการพิสูจน์แล้ว การทดลองในหลายสิบกิโลวัตต์ได้ดำเนินการที่ Goldstone ในแคลิฟอร์เนียในปี 1975 และเมื่อเร็ว ๆ นี้ (1997) ที่ Grand Bassin บนเกาะเรอูนียง วิธีการเหล่านี้บรรลุระยะทางตามคำสั่งของกิโลเมตร
เลเซอร์
ข้อดีของการถ่ายโอนพลังงานจากเลเซอร์เมื่อเทียบกับวิธีไร้สายอื่น ๆ คือ:
- การขยายพันธุ์คลื่นเดียวสีเดียวช่วยให้พื้นที่หน้าตัดลำแสงแคบสำหรับการส่งพลังงานในช่วงที่มีขนาดใหญ่
- ขนาดที่กะทัดรัดของไดโอดเซมิคอนดักเตอร์เลเซอร์โซลิดสเตตโซลาร์โซลาร์พอดีกับผลิตภัณฑ์ขนาดเล็ก
- ไม่มีการรบกวนคลื่นความถี่วิทยุสำหรับการสื่อสารทางวิทยุที่มีอยู่เช่น Wi-Fi และโทรศัพท์มือถือ
- การควบคุมการเข้าถึง ตัวรับสัญญาณที่รับแสงเลเซอร์เท่านั้น
ข้อเสียของมันคือ:
- รังสีเลเซอร์เป็นอันตรายแม้ในระดับพลังงานต่ำมันสามารถทำให้คนตาบอดและสัตว์ได้และในระดับพลังงานสูงก็สามารถฆ่าด้วยการให้ความร้อนเฉพาะจุด
- การแปลงเป็นแสงเช่นด้วยเลเซอร์นั้นไม่มีประสิทธิภาพ
- การแปลงกลับเป็นกระแสไฟฟ้าไม่มีประสิทธิภาพโดยเซลล์แสงอาทิตย์มีประสิทธิภาพ 40% –50% (โปรดทราบว่าประสิทธิภาพการแปลงค่อนข้างสูงกว่าด้วยแสงโมโนโครมมากกว่าด้วยความร้อนของแผงโซลาร์เซลล์)
- การดูดซึมในชั้นบรรยากาศและการดูดซับและการกระจายโดยเมฆหมอกฝน ฯลฯ ทำให้เกิดการสูญเสียซึ่งอาจสูงถึงการสูญเสีย 100%
- เช่นเดียวกับไมโครเวฟยิ้มแย้มแจ่มใสวิธีนี้ต้องใช้สายตากับเป้าหมายโดยตรง
และแน่นอนว่ามี "การรบกวนประจุไฟฟ้าและอากาศ" ที่ใช้โดยเทสลา เท่าที่ระบบ Tesla ไปที่ได้ปิดตัวลงเพราะเงินทุนวิ่งออกมาและตลาดหุ้นตก สำหรับสาเหตุที่ยังไม่ได้ทดลองใช้เป็นหลักเนื่องจากระบบดังกล่าวไม่สามารถวัดค่าได้อย่างเคร่งครัด ดังนั้น บริษัท พลังงานจึงไม่สามารถเรียกเก็บเงินต่อการใช้งานและทำเงินได้มากมาย หากไม่มีวิธีในการสร้างรายได้จากเทคโนโลยีจะไม่มีการลงทุนด้านการวิจัยและพัฒนา นั่นคือทฤษฎี (การสมคบ) ทุกอย่าง แม้ว่าจะมีเหตุผลอื่น ๆ อีกมากมายว่าทำไมวิธีการนี้เป็นไปไม่ได้หรือเพียงแค่ทันทีจะไม่ทำงาน
ฉันหาบทความที่มีตัวเลขไม่ชัดเจนว่ามีประสิทธิภาพหรือไม่ แต่ฉันเดาว่าประสิทธิภาพเป็นเหตุผลหลักที่คุณไม่เห็นเทคโนโลยีนี้ในการใช้งานที่แพร่หลายมากขึ้น อย่างไรก็ตามมันมีอยู่คนอย่างฉัน (อ่าน: ไม่รวย) มีสิทธิ์เข้าถึงและทำงานได้ค่อนข้างดี
แก้ไข:
ฉันพบกรณีศึกษาที่ทำโดย Wireless Power Consortium ผู้ผลิตเครื่องชาร์จ qi สำหรับโทรศัพท์ของฉันซึ่งระบุ (เน้นที่เหมือง):
ในส่วนนี้เราจะเปรียบเทียบการใช้พลังงานทั้งหมดในระยะเวลา 5 ปี
กรณีศึกษา:
ประสิทธิภาพของระบบโดยเฉลี่ยของเครื่องชาร์จไร้สาย N sys-wireless = 0.50 (50%)
ประสิทธิภาพของระบบโดยเฉลี่ยของอแดปเตอร์จ่ายไฟแบบมีสาย N sys-wired = 0.72 (72%) สมมติว่ากำลังชาร์จเฉลี่ยอยู่ที่ 2W
ดังนั้นส่วนที่มีสายของระบบจึงมีประสิทธิภาพ 72% และส่วนไร้สายมีประสิทธิภาพ 50% นั่นคือการใช้วิธีอุปนัยที่ขดลวดห่างกันไม่กี่มิลลิเมตร เปรียบเทียบกับ WiTricity จาก Joel ที่ระบุประสิทธิภาพ 40% ในระยะ 2 เมตร
ปัจจัยในค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมที่เกี่ยวข้องกับการไหลเวียนเพิ่มและส่วนประกอบสำหรับระบบไร้สายเมื่อเทียบกับค่าใช้จ่ายของความยาวของลวดทองแดงและคุณสามารถเห็นได้ว่าทำไมการถ่ายโอนพลังงานไร้สายทางไกลนั้นยังถือว่าไม่สามารถใช้งานได้