Інженери Disney Research представили технологію бездротової передачі енергії, яка дозволяє легко і швидко заряджати мобільні пристрої, що знаходяться в кімнаті, без використання кабелю. Дослідники розраховують, що в майбутньому вона може бути використана для створення великих «зарядних» приміщень і модернізації існуючих офісів. Стаття опублікована в журналі.
Для того, щоб зарядити телефон або планшет, людині, найчастіше, необхідно мати провід і джерело живлення, тобто розетку. Це незручно, оскільки по-перше, такий спосіб зарядки накладає обмеження на рухливість користувача, а по-друге, розетки або дроти може не опинитися під рукою. Використання альтернативних пристроїв, наприклад зовнішніх акумуляторів, також пов'язане з незручностями, тому інженери активно працюють над новим способом зарядки - технологією бездротової передачі енергії.
Сьогодні на ринку велику популярність придбали зарядні пристрої Qi-стандарту, що працюють за принципом електромагнітної індукції. У таких пристроях використовуються дві дротяні котушки: одна підключається до джерела енергії і формує електромагнітне поле, а друга встановлюється в смартфоні і перетворює електромагнітне поле в електрику. Індукційні зарядні станції не можуть передавати енергію на велику відстань; максимальна дальність у них не перевищує одного діаметра передавальної котушки.
Інженери з Disney Research розробили новий метод, який дозволить передавати велику кількість енергії на будь-яку відстань в межах окремо взятої кімнати. Запропонована вченими технологія називається квазістатичним резонансом у порожнині (quasistatic cavity resonance, QSCR). Її робота ґрунтується на безпечній для людини передачі енергії в замкнутому просторі за допомогою однорідного магнітного поля.
Розробники побудували кімнату розміром 4,9 на 4,9 на 2,3 метра, у підлогу, стелю і стіни якої вставлені алюмінієві панелі. У її центрі встановлено мідний стовп діаметром 7,2 сантиметра з розривом 2,5 сантиметра посередині. Верхня і нижня частини стовпа в місці розриву з'єднані один з одним 15 конденсаторами загальною ємністю 7,3 пікофарада. При подачі напруги на стовп навколо нього утворювалися стоячі електромагнітні хвилі з частотою 1,32 мегагерца.
Під час експерименту за допомогою спеціального генератора дослідники подавали на алюмінієві пластини в кімнаті резонансний струм з частотою 1,32 мегагерца. Подача напруги на алюмінієві панелі в стінах, стелі і підлозі також призводила до утворення стоячих електромагнітних хвиль, які, взаємодіючи з хвилями від мідного стовпа, утворювали в межах кімнати однорідне електромагнітне поле. Це поле вже могли перетворювати на електрику звичайні приймальні котушки.
В ході випробувань передана потужність склала 15 ват. Цього вистачило для одночасної роботи десяти пристроїв, включаючи лампи, мобільний телефон і вентилятор. Комп'ютерна симуляція показала, що всередині кімнати можна передавати до 1,9 кіловата енергії без шкоди для людини: цього вистачить для одночасної підзарядки 320 мобільних пристроїв. При цьому технологія QSCR масштабована: вона дозволяє створювати приміщення будь-яких розмірів з кількома стовпами - це може бути вітальня, офіс, гараж або великий склад.
У майбутньому фахівці з Disney сподіваються замінити металеві стіни, стелю і стать спеціальними модульними панелями або використовувати струмопровідну фарбу, що дозволить модернізувати вже існуючі споруди. Для розширення площі резонансної камери потрібно лише збільшити кількість мідних стовпів. Тим не менш, про те, як скоро технологія QSTR з'явиться на ринку, вчені нічого не повідомляють.
Слід зазначити, що, за описом експериментальної кімнати, вона являє собою замкнутий проводить контур, тобто фактично є кліткою Фарадея, здатною блокувати зовнішнє електромагнітне поле. Це означає, що всередину «зарядного» приміщення, швидше за все, не будуть проникати сигнали стільникових станцій і радіотрансляції.
У зв'язку з тим, що останнім часом інженери активно працюють над створенням і удосконаленням електромобілів, у цій сфері особливо затребувана бездротова передача енергії. Компанія Google в минулому році почала тестування бездротового зарядного пристрою під назвою Alpha, яке передає 1,5 кіловата енергії з вбудованого в асфальт передавача в приймач в днищі машини. Також у США для зарядки електромобілів планувалося використовувати дороги з вбудованими сонячними панелями. Як альтернативу дослідники пропонують створити мережу електрозаправок, які дозволять зарядити акумулятор машини всього за півгодини.