Квантумран

ИЗОБРАЖЕНИЕ КРЕДИТ:

Istock

Беспроводная передача энергии: когда энергия доступна везде

Компании разрабатывают системы беспроводной передачи энергии (WPT), чтобы обеспечить экологически чистую энергию и беспрепятственное подключение.

Автор:
Имя автора
Квантумран Форсайт
7 декабря 2022

Сводка статистики

Беспроводная зарядка уже давно приветствуется в смартфонах и других устройствах. Однако ученые ищут способы перенести технологию на более сложные машины, такие как роботы и электромобили. Благодаря последним исследованиям технология может наконец быть готова для питания автономных устройств следующего поколения.

Контекст беспроводной передачи энергии

Система беспроводной передачи энергии (WPT) полезна для различных целей, включая бытовую технику и датчики. Технология WPT позволяет передавать энергию на расстояние без использования прямой физической связи. Эта функция удобна для питания устройств, где использование кабелей опасно и неудобно. В частности, система беспроводной передачи энергии с магнитно-резонансной связью (MRCWPT) привлекает внимание из-за ее высокой эффективности передачи на большие расстояния. Технология MRCWPT очень перспективна для зарядки и применяется в медицинских имплантатах, электромобилях, сенсорных сетях и бытовой электронике.

В 2020 году исследователи Стэнфордского университета успешно продемонстрировали, как WPT можно применять к робототехнике, электромобилям и дронам. Хотя беспроводные зарядные устройства для мобильных телефонов уже доступны, они работают только в том случае, если телефон неподвижен. Однако эта практика была бы неудобна для электромобилей, поскольку это означало бы подключение к зарядным станциям на час или два в день.

Два инженера из Стэнфорда опубликовали свои выводы в научном журнале Nature, где описали технологию, которую в будущем можно будет масштабировать для привода в движение электромобилей. Новый лабораторный прототип может передавать по беспроводной сети 10 Вт электроэнергии на расстояние до 1 метра. Инженеры говорят, что с некоторыми изменениями система могла бы обеспечить электромобилю мощность в десятки или сотни киловатт.

Разрушительное воздействие

Некоторые компании и организации уже сталкиваются с трудностями в области технологии БПЭ. По словам генерального директора компании, который называет это важным шагом вперед, в 2021 году две системы беспроводной зарядки роботов стартапа WiBotic получили сертификаты безопасности в Европе. Зарядные устройства и передатчики теперь имеют сертификацию CE Mark, что означает, что они соответствуют требованиям Европейского Союза (ЕС) по охране здоровья и окружающей среды.

Кроме того, эти системы соответствуют протоколу Международной электротехнической комиссии ЕС и канадской группы CSA (Канадская ассоциация стандартов). Компания WiBotic, созданная в Вашингтонском университете в 2015 году, разработала системы зарядки аккумуляторов, которые могут автоматически заряжать дроны и роботов на суше или на море. Программное обеспечение для управления питанием под названием Commander может оптимизировать использование батареи для всего парка техники, работая с аппаратным обеспечением. Компания планирует создать энергетическую систему для зарядки будущих роботов на Луне.

Между тем, в 2022 году Министерство транспорта Индианы (INDOT) объединилось с Университетом Пердью для разработки первой в мире бетонной дороги с беспроводной зарядкой. В проекте будет использоваться передовой магнитный бетон, разработанный немецким стартапом Magment GmbH, который позволяет электромобилям заряжаться во время движения. Первые два этапа проекта включают испытания дорожного покрытия, анализ и исследования по оптимизации, проводимые Совместной программой транспортных исследований (JTRP) в кампусе Университета Пердью в Вест-Лафайет. На третьем этапе INDOT построит испытательный стенд размером четверть мили для проверки мощности бетона для тяжелых грузовиков, работающих с высокой мощностью (200 киловатт и выше). Если все три этапа будут успешно завершены, INDOT планирует использовать эту технологию для электрификации части автомагистрали между штатами в Индиане.

Последствия беспроводной передачи энергии

Более широкие последствия беспроводной передачи энергии могут включать:

Больше городов финансируют исследования WPT для преобразования общественной инфраструктуры в беспроводные зарядные станции. Эта разработка может помочь людям перейти на электромобили.
Больше стартапов, разрабатывающих системы WPT для дальней связи, которые могут удаленно заряжать устройства и оборудование в сложных условиях, например автономные подводные аппараты.
Производители кабелей и проводов переживают спад в бизнесе, поскольку все больше людей, корпораций и объектов общественной инфраструктуры переходят на беспроводную зарядку.
Больше умных городов, устанавливающих общедоступные беспроводные зарядные станции для различных устройств, чтобы стимулировать взаимосвязь и непрерывный сбор данных.
Постепенная замена традиционных линий электропередач внутри городов плотными сетями узлов передачи БПЭ (2050-е гг.).
Увеличение продаж электромобилей, особенно автономных грузовиков, используемых для доставки «последней мили», поскольку WPT может поддерживать свою деятельность по доставке в режиме 24/7.