Przesył energii elektrycznej bezprzewodowo/ bez kabli – czy to możliwe?
Domy bez kabli i gniazdek? Bezprzewodowa transmisja energii? Chociaż może to brzmieć nieco jak science-fiction, to nieustannie toczą się prace nad rozwiązaniami, które sprawiłyby, że byłoby to możliwe. Wdrożenie ich na skalę przemysłową mogłoby zrewolucjonizować energetykę, a także otworzyć ogromne możliwości. Pytanie tylko, czy i ewentualnie kiedy jest to możliwe?
Zarówno w perspektywie mikro, jak i makro, w codziennym życiu towarzyszą nam różnego rodzaju kable. Ładowarka do telefonu, laptopa, linia elektroenergetyczna, kable do różnego rodzaju urządzeń – to wszystko elementy konieczne, by poszczególne urządzenia elektryczne mogły działać. Jak inaczej wyglądałby świat, gdyby możliwy był przesył energii elektrycznej bez kabli? Wprowadzenie takich rozwiązań na dużą skalę byłoby prawdziwą rewolucją w branży elektroenergetyki. Ale nie należy zapominać, że w niektórych elementach życia bezprzewodowa transmisja energii to już nie pieśń przyszłości, a dobrze znana… codzienność.
Czym jest bezprzewodowe przesyłanie prądu?
Próbując zdefiniować czym jest bezprzewodowe przesyłanie prądu, można określić to mianem transmisji energii elektrycznej, która jest realizowana bez fizycznego łącza w postaci przewodów elektrycznych. To oznacza, że z jednej strony mamy urządzenie nadawcze, będące nośnikiem energii, z drugiej urządzenie odbiorcze, które pobiera moc, a wszystko odbywa się bez korzystania z kabli. Odnosząc tę definicję do codziennego życia, można wysnuć wniosek, że takie rozwiązania już istnieją i jest bardzo prawdopodobne, że znajdują się w Twoim bliskim otoczeniu. Przykład stanowić mogą indukcyjne ładowarki do smartfonów.
Bezprzewodowy przesył prądu z wykorzystaniem indukcji ma oczywiście swoje ograniczenia. Zakłada np. konieczność bliskiego kontaktu urządzenia nadawczego i odbiorczego. Na tym polu już zaobserwowaliśmy w ostatnich latach pewien rozwój, gdyż coraz częściej nie ma konieczności bardzo precyzyjnego ułożenia obu urządzeń, by bezprzewodowe przesyłanie energii było możliwe. To jednak nie jest jedyne rozwiązanie w pracach nad przesyłem energii bez kabli.
Prąd bez kabli – rozwój technologii od ponad 100 lat
Badania nad możliwościami przesyłu energii elektrycznej bez kabli wcale nie są domeną ostatnich lat. Nad takimi rozwiązaniami pracował już na przełomie XIX i XX w. Nikola Tesla, badając m.in. wspomniane zjawisko indukcji, ale także możliwości wykorzystania w tym celu fal elektromagnetycznych (mikrofal). Prace nad takimi rozwiązaniami toczą się od dekad, a w ich rozwój zaangażowane są zarówno rządy poszczególnych państw, potężne instytucje, jak np. NASA, jak i firmy prywatne.
Niektóre rozwiązania udało się już wprowadzić w życie, np. wspomnianą technologię ładowania indukcyjnego urządzeń. Naukowe czasopisma oraz media donoszą coraz częściej o kolejnych nowych rozwiązaniach czy pomyślnych eksperymentach w tym zakresie. Naukowcy z Uniwersytetu w Tokio opracowali demonstracyjny pokój, w którym prąd bez kabli stał się rzeczywistością. Przesył energii elektrycznej odbywa się za pomocą rezonansu, a technika ta została nazwana „wielomodowym kwazistatycznym rezonansem wnękowym”.
Inny przykład stanowią eksperymenty, dokonywane przez armię amerykańską czy NASA, tworzenia helikoptera czy samolotu napędzanego energią elektryczną przekazywaną bezprzewodowo. Do prac nad bezprzewodowym przesyłaniem energii wykorzystuje się obecnie technologie ładowania indukcyjnego, technologie fal radiowych, fal elektromagnetycznych czy ultradźwięków.
Potencjał bezprzewodowej transmisji energii
Technologia umożliwiająca przesył energii elektrycznej bez kabli wciąż jeszcze nie została opanowana przez ludzkość w sposób umożliwiający jej przemysłowe zastosowanie na dużą skalę w przypadku dużych mocy. A potencjał tego rozwiązania jest ogromny. Ewentualne jej upowszechnienie mogłoby zmienić np. sposób korzystania z różnego rodzaju urządzeń czy artykułów gospodarstwa domowego, mogłoby również zrewolucjonizować transport i zniwelować ograniczenia samochodów elektrycznych, odcisnęłoby także swoje piętno na przemyśle wojskowym.
Jednym z obszarów, który również przeszedłby rewolucję, byłaby infrastruktura elektroenergetyczna. Skuteczne wdrożenie takiej technologii sprawiłoby, że potencjalnie mogłyby powstać sieci elektryczne bez przewodów. Z czasem linie energetyczne czy słup energetyczny, jaki znamy obecnie z codziennego życia mógłby stać się reliktem przeszłości. Oczywiście wdrożenie tego rozwiązania miałoby także wpływ na inne aspekty infrastruktury elektroenergetycznej, jak chociażby wyznaczanie pasów służebności przesyłu czy kwestie przyłączy elektroenergetycznych. Te kwestie na pewno stałyby się elementem, który należałoby od nowa uregulować wraz z upowszechnieniem nowej technologii.
Technologia przyszłości
Chociaż prace nad bezprzewodowym przesyłem energii elektrycznej nieustannie się rozwijają i w niektórych obszarach życia te rozwiązania są już możliwe, to wydaje się, że wciąż idee takie, jak domy bez kabli i gniazdek są jeszcze melodią przyszłości. Jednak rozwój technologiczny i coraz bardziej zaawansowane badania sprawiają, że uzasadnione staje się postawienie pytania, nie czy, a kiedy bezprzewodowe przesyłanie energii stanie się elementem naszej codzienności.