Bezdrátové napájení spotřebičů v domácnosti

„Experiment připravuje půdu pro bezdrátové nabíjení baterií do notebooků, mobilních telefonů a přehrávačů hudby, stejně jako k odstranění napájecích šňůr na domácích spotřebičích,“ říká Marin Soljačić, profesor fyziky na MIT, který vedl tým s fyzikem prof. Johnem Joannopoulosem. „Nástroj je jednoduchý,“ vysvětluje Andre Kurs, postgraduální student a autor projektu. Dvě měděné cívky s průměrem 60 cm jsou od sebe odděleny na vzdálenost kolem 2 metrů. Jedna z nich je připojena ke zdroji energie (efektivně do elektrické zásuvky) a další je připojená k žárovce. Při zapnutém napájení vytváří elektřina kolem první cívky magnetické pole. Cívka připojená k žárovce toto magnetické pole snímá, tím se vytváří proud potřebný k rozsvícení žárovky, který prochází obvodem. Tento typ přenosu energie je podobný dobře známému jevu magnetické indukční vazbě využívané v transformátorech. Nicméně, zařízení MIT se poněkud liší, protože je založené na rezonanční vazbě. Aby se dosáhlo rozmezí 2 m, byla pro rezonanci cívek použita frekvence 10 MHz. Když elektrický proud protéká první cívkou, vytváří se 10megaherzové magnetické pole, druhá cívka rezonuje na stejné frekvenci, díky tomu se mohou cívky od sebe vzdálit relativně daleko. Pokud by druhá cívka rezonovala na jiné frekvenci, byla by energie z první spirály ignorována. „Výzkum prokázal, že umožňuje efektivní přenos energie,“ říká Soljačić. Pokud by se vyzařovala energie stejným způsobem z antény, jako informace, většina energie by se vyplýtvala, protože by se vyzařovala dál ve všech směrech. Ve skutečnosti se proto antén využívá jen pro přenos informací, těžko by se posílalo dost energie, aby to stačilo k užitečnému napájení elektrických zařízení. Proto byl využit postup nevyzařování energie (nonradiative energie), kde je energie vázána jen na okolí cívky. V této první demonstraci se prokázalo, že systém může pracovat s převodem energií s účinností 45 %.

Bezdrátový přenos elektrické energie je myšlenka, která je stará již více než 100 let. V roce 1890 s ní přišel fyzik a elektroinženýr Nikola Tesla. Nicméně, brzy po té se staly napájecí kabely obecně přijatým prostředkem pro transport elektrické energie. Teslova myšlenka se tak neuchytila, ale s rozšířením malých přenosných zařízení, které pracují na bateriový provoz, se opět věnuje pozornost bezdrátovému napájení. Pro začátek chce tým ve spolupráci se společností Powercast vypracovat bezdrátový napájecí systém, který by mohl přenášet nízké výkony na vzdálenost asi jednoho metru. Systém by byl využit pro napájení zařízení s nízkou energetickou spotřebou, jako jsou např. senzory. „Jedním z problémů, které mohou nastat, jsou dopady na zdraví,“ říká fyzik Sir John Pendry, profesor na Imperial Collage v Londýně. Energie musí projít prostorem v určité formě a projít všemi subjekty ležícími v její cestě. Tento problém ale tým z MIT minimalizoval, neboť energie je přenášena v podobě magnetického pole, což je forma energie, která je tělu zcela lhostejná.

Na základě výpočtu Soljačić věří, že systém je bezpečný i pro lidi s implantovaným zdravotnickým zařízení, jako jsou kardiostimulátory. Ačkoli nebyly provedeny podrobné studie a testy, neočekává se, že by měl systém vliv na předměty, které nerezonují na stejném kmitočtu, který je použit pro přenos energie.

V tuto chvíli tým zažádal o řadu patentů a plánuje tuto technologii komercializovat, předpokládá se, že to zabere ještě několik let, než se zařízení dostane ke spotřebitelům.