A teoria de Tesla: quem vencerá a corrida pelo poder sem fio?

Propaganda

Quando você pensa em energia sem fio, imagens de raios correndo de uma bobina de Tesla 10 dos melhores videoclipes de Tesla Coils no YouTubeNikola Tesla é justamente considerada uma das maiores mentes científicas de todos os tempos. Seu trabalho pioneiro como engenheiro, especialmente no campo da eletricidade e eletromagnetismo, significa que seu nome é sinônimo de ... consulte Mais informação para outro, provavelmente vem à mente, ou talvez imagens do momento em que o monstro de Frankenstein ganhou vida.

Embora a ideia pareça ridícula e quase impossível, você pode se surpreender ao saber que a energia sem fio está rapidamente se tornando uma realidade.

Existem várias teorias e propostas apresentadas para realizar o feito futurista de transferir eletricidade através do ar para dispositivos em sua casa - como abordaremos neste artigo -, mas primeiro é importante entender o potencial e as limitações do a ciência 10 canais do Science Science que você não pode perderA palavra ciência significa essencialmente conhecimento, e é essa busca por aprendizado e compreensão que levou a humanidade ao auge de seu poder. A Web oferece ampla oportunidade de dispersar esse conhecimento para ...

consulte Mais informação por trás dessas tentativas.

O que é energia sem fio?

Quando a maioria das pessoas pensa em eletricidade, elas pensam no plugue de um ou dois fios tradicional que possui um terminal positivo, um terminal negativo e, às vezes, um fio terra. Os terminais positivo e negativo compõem o que é essencialmente um circuito elétrico, conforme mostrado no diagrama abaixo.

Este é o exemplo mais simples de um circuito elétrico. Bem, remover o comutador seria mais simples, mas você entendeu.

Os terminais "+" e "-" da bateria são os fios vermelho e preto no seu plugue de energia, esteja você conectando uma lâmpada, um computador ou qualquer outra coisa.

Em seu nível fundamental, a eletricidade pode ser descrita como o fluxo de uma “corrente” de terminais positivos para negativos. Vou evitar uma discussão teórica do movimento das partículas carregadas reais. Apenas entenda que, para alimentar um dispositivo elétrico, ele precisa de uma diferença de voltagem entre esses dois terminais.

Então, como é possível transformar um sistema que obviamente depende de um condutor como um fio elétrico para o fluxo de carga? O que você pretende fazer, tiro a carga da ponta de um fio para outro? Bem... absorta.

Deixe-me apresentar-lhe o transformador.

Este é realmente um conceito que existe desde a época do próprio Tesla. Você pega um fio que carrega a tensão da fonte (conectado a uma tomada doméstica de 60 Hz CA, por exemplo) e enrola-o em vários circuitos. Oh, diabos, use um pedaço de ferro para facilitar o enrolamento dos loops.

Em seguida, enrole um segundo fio a uma curta distância da primeira bobina. Você induzirá corrente na segunda bobina, exatamente como mágica.

Ok, não é bem mágico, mas bem perto. Basicamente, todo fio com tensão alternada induz um campo eletromagnético ao seu redor, chamado fluxo. Quando você enrola o fio, você amplifica esse campo. Coloque material magnético como ferro nessa bobina e você aprimora sua capacidade de transferir a energia para a segunda bobina. Mas - aqui está o kicker - a mesma coisa pode acontecer no ar.

Você já usou um forno de indução?

Se você tiver a chance de vê-lo, aumente o fogo e coloque a mão sobre o queimador. Não, sério - toque como quiser. Você não vai se queimar. Esses fios enrolados destinam-se a induzir correntes de Foucault nas panelas de ferro fundido colocadas no fogão. Por sua vez, aquece a panela, que aquece a comida.

Essa transmissão de energia elétrica pelo ar é como funcionam os geradores, motores e até mesmo o carregador de sua escova de dentes elétrica. Nesses casos, em vez de um núcleo de ferro, é um "núcleo de ar". É o fluxo que transfere a energia elétrica.

Avanços na energia sem fio

Então, por que os cientistas não foram capazes de transferir energia sem fio usando indução antes? Bem, para entender isso, você realmente precisa ir para o pessoal que começou tudo - ou pelo menos pegou a tocha de Nikola Tesla.

Em um Documento de 2006 publicado nos Annals of Physics, os pesquisadores do MIT descreveram como pretendiam provar que esses campos poderiam ser usados ​​para transmitir energia sem fio.

Investigamos se, e em que medida, o fenômeno físico de estados eletromagnéticos ressonantes de longa duração com padrões de campo lentamente evanescentes podem ser usados ​​para transferir energia de maneira eficiente em distâncias não desprezíveis, mesmo na presença de objetos ambientais.

Em inglês simples, os pesquisadores diziam acreditar que, usando a configuração correta, esses campos de indução poderiam ser usados ​​para transferir energia à distância, mesmo com objetos no caminho.

E adivinhem, até 2007, eles provaram isso e publicaram seus resultados em um artigo experimental publicado na revista Science.

Usando bobinas auto-ressonantes em um regime fortemente acoplado, demonstramos experimentalmente transferência eficiente de energia não-radiativa em distâncias de até 8 vezes o raio das bobinas. Conseguimos transferir 60 watts com ~ 40% de eficiência em distâncias superiores a 2 metros.

Essa foi uma conquista incrível. Para aqueles que ainda não estão bem ajustados ao sistema métrico, 2 metros têm um pouco mais de um metro e meio. Basicamente, eles podiam transferir energia de uma bobina para outra, a distância de uma pessoa muito alta.

Qual era o segredo deles? Era o que eles chamavam de "bobinas ressonantes". Eles ajustaram as bobinas - o número, o raio e outros fatores, a fim de obter uma espécie de "ressonância" entre as duas bobinas.

É essencial que as bobinas estejam em ressonância para que a transferência de potência seja prática (6). Constatamos experimentalmente que a potência transmitida à carga cai acentuadamente à medida que uma das bobinas é desafinada pela ressonância.

Independentemente disso, essa conquista desencadeou o rápido desenvolvimento de aplicativos de energia sem fio. A corrida começou.

A corrida para aproveitar o poder

Corrida eles fizeram.

Uma das primeiras startups que adotaram essa tecnologia para fins comerciais foi WiTricity. Já em 2009, o CEO Eric Giler fez uma demonstração da tecnologia de energia sem fio no TEDGlobal 2009.

Ele não era o único. Muitas empresas imediatamente adotaram essa tecnologia para aplicativos práticos e fáceis em curtas distâncias. O carregamento sem fio de dispositivos portáteis foi uma primeira escolha óbvia e, em 2009, a primeira almofadas de carregamento indutivo O Duracell myGrid realmente carrega, assim como um cabo de alimentação?Os cabos de energia são um conceito cada vez mais antiquado no mundo sem fio de hoje, mas até agora continuam sendo uma necessidade. Ninguém quer ser forçado a amarrar seus eletrônicos ao ninho de cordas de um rato ... consulte Mais informação chegar ao mercado.

Agora você pode colocar seus dispositivos móveis nesses blocos e eles serão cobrados. Não há mais necessidade de procurar o plugue de energia do seu telefone.

Se você acha que foi uma invenção interessante, considere o quão longe o setor chegou desde os dias da descoberta do MIT. Até 2011, uma empresa chamada Evatran criou um sistema “Plugless Power” para carros elétricos usando a tecnologia de indução para carregar veículos elétricos sem cabos.

O carregamento indutivo não é o futuro dos carros elétricos, ele já está aqui.

O futuro da energia sem fio

Agora que você sabe onde está o setor com energia sem fio, vamos dar uma olhada para onde está indo.

No início de 2014, pesquisadores da Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coréia (KAIST) anunciaram que desenvolveram um "sistema ressonante de bobina dipolar", onde eles poderiam estabelecer uma “faixa estendida de transferência de potência indutiva, até 5 metros entre o transmissor e o receptor bobinas. ”

Eles também foram capazes de reduzir o tamanho da bobina do que a equipe do MIT havia usado, tornando tudo mais prático (embora ainda caro) para fins comerciais.

Chun T. Rim, chefe do projeto de pesquisa, disse Science Daily que ele imaginava que esse sistema fosse usado para fornecer "pontos de acesso sem fio", assim como as pessoas usam pontos de acesso à Internet.

Assim como vemos as zonas Wi-Fi em todos os lugares hoje, eventualmente teremos muitas zonas Wi-Power em locais como restaurantes e ruas que fornecem energia elétrica sem fio para dispositivos eletrônicos.

Cinco metros são quase dezesseis e meio pés. Agora você está falando sobre o tamanho de um quarto típico em uma casa.

Ao longo deste ano, uma empresa chamada Ossia vem fazendo a ronda com seu conceito chamado Cota, uma tecnologia que a empresa promete permitir carregamento sem fio O que é carregamento sem fio e como exatamente funciona? [MakeUseOf explica]Vivemos em um mundo sem fio. Exceto que não. Claro, podemos enviar grandes quantidades de informações pelas ondas aéreas, mas os dispositivos capazes de enviá-las e recebê-las estão ligados a cabos de energia ... consulte Mais informação de dispositivos a até 10 metros da estação base.

Mas é claro, os fanboys da Apple não têm medo, sua empresa também está na vanguarda deste jogo.

Em agosto, a Apple recebeu duas patentes relacionadas à sua aplicação planejada de carregamento de energia sem fio por indução ressonante.

Uma patente descreve como os usuários poderão conectar uma fonte de alimentação - como um dongle ou um dispositivo em uma nova sistema de computador - e essa fonte de alimentação cobrará sem fio todos os dispositivos "adequadamente ajustados" próximo.

A patente diz:

... o dispositivo periférico adequadamente ajustado pode ser considerado parte de um circuito de ressonância que pode incluir a fonte de alimentação NFMR e quaisquer outros dispositivos periféricos assim ajustados.

A patente revela uma indústria eletrônica inteira correndo para capitalizar em uma tecnologia que pode transformar completamente a aparência de uma casa moderna.

Primeiro virão os dispositivos menores, mais fáceis de carregar, com menor demanda de energia. No entanto, se os outros participantes do setor de energia de indução têm algo a dizer sobre isso, todos dispositivos domésticos - do microondas à TV de tela grande - serão alimentados sem cabos de alimentação qualquer que seja.

Um dia, as pessoas podem olhar para as tomadas de energia em uma casa da mesma maneira que as crianças de hoje olham para aquelas velhas e bobas tomadas de rede. Pronto ou não, a energia sem fio é o futuro - e aposto que Nikola Tesla está rindo em seu túmulo.

Como você se sente com a energia sem fio? Você adotará a tecnologia ou tem alguma preocupação? Compartilhe seus pensamentos na seção de comentários abaixo!

Créditos de imagem: Plasma Via Shutterstock, Designua / Shutterstock, photoiconix / ShutterstockMIT / Bobinas Ressonantes, Patente da Apple / USPO.gov, Evikka / Shutterstock