كوانتمرون

رصيد الصورة:

ستوك

نقل الطاقة لاسلكيًا: عندما تتوفر الطاقة في كل مكان

تعمل الشركات على تطوير أنظمة نقل الطاقة اللاسلكية (WPT) لتمكين الطاقة الخضراء والاتصال السلس.

كاتب:
اسم المؤلف
البصيرة الكمومية
7 كانون الأول، 2022

ملخص البصيرة

لطالما كان الشحن اللاسلكي ميزة مرحب بها للهواتف الذكية والأجهزة الأخرى. ومع ذلك ، يبحث العلماء عن طرق لنقل التكنولوجيا إلى آلات أكثر تعقيدًا ، مثل الروبوتات والمركبات الكهربائية. مع أحدث الأبحاث ، قد تكون التكنولوجيا جاهزة أخيرًا لتشغيل الجيل التالي من الأجهزة المستقلة.

سياق نقل الطاقة اللاسلكية

يعد نظام نقل الطاقة اللاسلكي (WPT) مفيدًا لأغراض مختلفة ، بما في ذلك الأجهزة المنزلية وتطبيقات أجهزة الاستشعار. تسمح تقنية WPT بنقل الطاقة عبر مسافة دون استخدام رابط مادي مباشر. هذه الميزة مفيدة في أجهزة الطاقة حيث يكون استخدام الكابلات أمرًا خطيرًا وغير مريح. على وجه الخصوص ، يكتسب نظام نقل الطاقة اللاسلكية المقترن بالرنين المغناطيسي (MRCWPT) اهتمامًا نظرًا لكفاءته العالية في النقل عبر مسافات طويلة. تعد تقنية MRCWPT واعدة جدًا للشحن وقد تم تطبيقها على الغرسات الطبية والمركبات الكهربائية وشبكات الاستشعار والإلكترونيات الاستهلاكية.

وفي عام 2020، نجح باحثون من جامعة ستانفورد في إثبات كيفية تطبيق تكنولوجيا WPT على الروبوتات والسيارات الكهربائية والطائرات بدون طيار. على الرغم من أن منصات الشحن اللاسلكية للهواتف المحمولة متاحة بالفعل، إلا أنها تعمل فقط إذا كان الهاتف ثابتًا. ومع ذلك، فإن هذه الممارسة ستكون غير ملائمة للسيارات الكهربائية لأنها تعني توصيلها بمحطات الشحن لمدة ساعة أو ساعتين يوميًا.

نشر مهندسان من جامعة ستانفورد النتائج التي توصلا إليها في مجلة Nature العلمية، حيث وصفا تقنية يمكن توسيع نطاقها في المستقبل لتشغيل المركبات الكهربائية المتحركة. يمكن للنموذج الأولي للمختبر الجديد أن ينقل لاسلكيًا 10 واط من الكهرباء لمسافة تصل إلى متر واحد. ويقول المهندسون إنه مع بعض التعديلات، يمكن للنظام توفير الطاقة لسيارة كهربائية تحتاج إلى عشرات أو مئات الكيلووات.

التأثير التخريبي

تواجه بعض الشركات والمنظمات بالفعل رياحاً معاكسة في مجال تكنولوجيا WPT. في عام 2021، تم منح نظامي شحن الروبوت اللاسلكي التابعين لشركة WiBotic شهادات السلامة في أوروبا، وفقًا للرئيس التنفيذي للشركة، الذي وصفها بأنها خطوة كبيرة إلى الأمام. حصلت أجهزة الشحن وأجهزة الإرسال الآن على شهادة علامة CE، مما يعني أنها تستوفي متطلبات الصحة وحماية البيئة الخاصة بالاتحاد الأوروبي.

بالإضافة إلى ذلك، تتوافق هذه الأنظمة مع بروتوكول اللجنة الكهروتقنية الدولية التابعة للاتحاد الأوروبي ومجموعة CSA (رابطة المعايير الكندية) في كندا. صممت شركة WiBotic، التي تم إنشاؤها في جامعة واشنطن عام 2015، أنظمة شحن البطاريات التي يمكنها تشغيل الطائرات بدون طيار والروبوتات تلقائيًا على الأرض أو في البحر. يمكن لبرنامج إدارة الطاقة المسمى Commander تحسين استخدام البطارية لأسطول كامل من خلال العمل مع الأجهزة. وتخطط الشركة لإنشاء نظام طاقة لشحن الروبوتات المستقبلية على القمر.

وفي الوقت نفسه ، في عام 2022 ، تعاونت وزارة النقل في إنديانا (INDOT) مع جامعة بوردو لتطوير أول طريق سريع خرساني لاسلكي للشحن في العالم. سيستخدم المشروع خرسانة متطورة ممغنطة - طورتها شركة Magment الألمانية الناشئة - والتي تسمح للسيارات الكهربائية بالشحن أثناء القيادة. تتضمن المرحلتان الأوليان من المشروع اختبار الرصف والتحليل والبحث الأمثل الذي أجراه برنامج أبحاث النقل المشترك (JTRP) في حرم ويست لافاييت بجامعة بوردو. في المرحلة الثالثة ، ستقوم INDOT ببناء اختبار قياس ربع ميل لاختبار قدرة قدرة الخرسانة للشاحنات الثقيلة التي تعمل بقوة كهربائية عالية (200 كيلوواط وما فوق). إذا تم الانتهاء من جميع المراحل الثلاث بنجاح ، تخطط INDOT لاستخدام هذه التكنولوجيا لكهرباء جزء من طريق سريع بين الولايات في ولاية إنديانا.

الآثار المترتبة على نقل الطاقة لاسلكيًا

قد تتضمن الآثار الأوسع لنقل الطاقة اللاسلكية ما يلي:

المزيد من المدن تمول أبحاث WPT لتحويل البنية التحتية العامة إلى محطات شحن لاسلكية. يمكن أن يساعد هذا التطور الناس على التحول إلى السيارات الكهربائية.
المزيد من الشركات الناشئة التي تطور أنظمة WPT بعيدة المدى يمكنها شحن الأجهزة والمعدات عن بُعد في مواقع صعبة ، مثل المركبات ذاتية القيادة تحت الماء.
يعاني مصنعو الكابلات والأسلاك من انكماش الأعمال حيث يتحول المزيد من الأشخاص والشركات والبنية التحتية العامة إلى الشحن اللاسلكي.
المزيد من المدن الذكية تنشئ محطات شحن لاسلكية عامة للأجهزة المختلفة لتشجيع الترابط وجمع البيانات المستمر.
الاستبدال التدريجي لخطوط الطاقة التقليدية داخل المدن بشبكات كثيفة من عقد إرسال WPT (خمسينيات القرن العشرين).
زيادة المبيعات في السيارات الكهربائية ، وخاصة الشاحنات المستقلة المستخدمة في توصيلات الميل الأخير ، حيث يمكن أن تدعم WPT نشاط التسليم على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع.