Инженеры представляют систему, передающую электричество без проводов — к движущейся цели

Беспроводная зарядка — уже существует (например, в смартфонах), но ученые работают над следующим уровнем этой технологии, который может передавать энергию на большие расстояния и на движущиеся объекты, такие как автомобили.

Представьте себе, что вы едете по дороге, а ваш электромобиль заряжается, или когда у вас есть робот, который не теряет время автономной работы при движении по заводскому цеху. Именно такой потенциал стоит за недавно разработанной технологией от команды из Стэнфордского университета.

Те же самые исследователи впервые представили эту технологию еще в 2017 году. Теперь она стала более эффективной, более мощной и более практичной — так что можно надеяться, что вскоре она будет выведена из лаборатории.

«Это важный шаг на пути к практичной и эффективной системе беспроводной зарядки автомобилей и роботов, даже если они движутся на высоких скоростях», — говорит инженер Шаньхуй Фан.

«Нам бы пришлось увеличить мощность, чтобы перезарядить движущуюся машину, но я не думаю, что это серьезное препятствие. Для зарядки роботов мы уже находимся в пределах практической полезности».

Беспроводная передача электричества основана на генерации колеблющихся магнитных полей, которые затем вызывают колебания электронов в проводнике на определенной частоте. Однако эта частота легко сбивается, если устройство движется. Например, ваш смартфон должен лежать неподвижно на зарядном мате.

В 2017 году ученые из Стэнфорда создали петлю усилителя и резистора обратной связи, которая могла изменять рабочую частоту при перемещении приемного устройства. На этом этапе, однако, только 10 процентов энергии, проходящей через систему, было передано.

Теперь ученые достигли 92 процентов. Это огромное повышение эффективности связано с новым усилителем режимов — более точным решением, но гораздо более сложным, поэтому команде потребовалось еще три года, чтобы развить его до удовлетворительного уровня.

Основная идея та же, что и в 2017 году: регулировка резонирующей частоты, исходящей от зарядного устройства, при перемещении устройства. В настоящее время система может передавать мощность 10 Вт на расстояние до 65 сантиметров, но исследователи говорят, что нет причин, по которым ее нельзя быстро увеличить.

Электрическому автомобилю потребовались бы сотни киловатт для его зарядки, но система, описанная здесь, достаточно быстра, чтобы обеспечить его, например, если бы она была встроена в дорожное покрытие. Тогда единственным ограничением будет то, как быстро аккумуляторы автомобиля смогут поглощать энергию, при проезде автомобиля.

Другое потенциальное использование — роботы, которые могут заряжаться от аккумуляторов на полу, где они работают, или дроны, которые могут пролетать над поверхностями крыш, чтобы оставаться заряженными. Для перезарядки будет меньше необходимости возвращаться на базу, и роботам и дронам даже не нужно будет останавливаться.

Теперь технология доступна, по крайней мере, в прототипе, и ученые говорят, что все это работает в пределах частот, которые не представляют опасности для здоровья человека.

Возможность не только передавать электроэнергию по беспроводной сети, но и передавать ее на движущееся устройство, может в конечном итоге произвести революцию в работе наших устройств и путешествий.

«Чтобы использовать все преимущества беспроводного переноса энергии, важно разработать эффективную и надежную схему, которая способна доставлять энергию на движущееся устройство», — пишут исследователи в своей опубликованной статье.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Electronics.