Конец эпохи проводов

 

Через 20 лет кабеля исчезнут, а космоэлектростанции вытеснят атомные.

Опять эти провода! Куда и что вставлять? Где взять еще один тройник и удлинитель? Как не «убиться» о многочисленные кабеля, которые тянутся по всей квартире от каждого устройства? — Наверняка такого рода мысли возникают у нас при каждой новой покупке любого электроприбора, будь то чайник, кухонный комбайн с микроволновкой или тот же компьютер.

И с каждым днем число проводов в наших квартирах заметно увеличивается, а число свободных розеток сокращается.

Взять, к примеру, такую привычную для всех вещь, как телевизор. Каких-то 10 лет назад для его просмотра достаточно было воткнуть одну вилку в одну розетку, тогда как сегодня к телевизору в комплекте идет ресивер для приема каналов (для работы с кабельным телевидением либо со спутниковой тарелкой), принято докупить DVD-плейер, плюс дети подсоединяют игровую приставку — для удобства требуется вставить 4 вилки в аналогичное число розеток. И вроде бы пора остановиться с покупкой новой техники, но с витрин магазинов на нас смотрят новые приборы, призванные облегчить нам бытовые задачи, развлечь нас или просто осветить дом.

В результате сегодня сложно найти квартиру, — что европейскую, что американскую, что украинскую, — в которой бы под ногами не «валялся» удлинитель, а вдоль стен не было бы проложено витка из 4—10 кабелей. По прогнозам футурологов, если объемы потребления товаров бытовой электротехники не изменятся, то уже через 10 лет человечество, в буквальном смысле этого слова, — запутается. В проводах.

Проблему с электрическими проводами ученые предлагают решить кардинально — отказаться от них вовсе. Сегодня уже существуют десятки реально работающих прототипов систем беспроводной передачи электричества. Уже к 2020 году точно так же, как сегодня мы отказываемся от компьютерных сетевых кабелей в пользу Wi-Fi, мы будем менять розетки на электророутеры. И это будет только началом новой эры развития цивилизации.

КАК РАБОТАЕТ БЕСПРОВОДНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

Магнитное поле проходит сквозь предметы и передает электроэнергию от источника питания к потребителю — телевизору с электроприемником (см. фото)

Принципиальная схема WiTricity. Передающая катушка (1) включена в розетку (2). Приемная (4) — соединена с потребителем. Линии магнитного поля первой катушки (голубой цвет) способны огибать относительно небольшие проводящие препятствия (3) (а дерево, ткань, стекло, бетон или человека они и вовсе не замечают), успешно переправляя энергию (желтые линии) к прибору-потребителю, который, в результате, не нуждается в проводах.

ОСНОВА ТЕХНОЛОГИИ — ОПЫТЫ ТЕСЛЫ

Уорденклиф. Отсюда Тесла передавал электричество на расстояние

Новое — это, как известно, хорошо забытое старое. Технология беспроводного электричества в этом плане может служить показательным примером. Дело в том, что еще в конце XIX века об этом задумался гениальный изобретатель Никола Тесла, причем реализовал свою задумку на практике. В 1893-м Тесла продемонстрировал беспроводное освещение люминесцентными лампами в проекте для Колумбовской всемирной выставки в Чикаго, а через год показал «фокус» по зажиганию не подсоединенной к проводам лампы накаливания в своей лаборатории. Как раз тогда про него и начали шептаться, что он заключил сделку с дьяволом, но слухи ученого лишь веселили. На средства одного из инвесторов Тесла для исследований в области беспроводной передачи энергии построил в штате Флорида (США) огромную башню Уорденклиф, где производил эксперименты с электромагнитным полем. Однако они, увы, были не закончены из-за конфликтов со спонсорами.

В 2006—2008 годах исследователи специально созданного консорциума компаний Wireless Power повторили опыты Теслы и были ошарашены: удалось зажечь лампу накаливания на расстоянии более 1 метра от электросети! В прошлом году консорциум объявил о разработке нового стандарта для беспроводных (!) зарядных устройств, а на выставках показали телевизор, работающий без розетки.  

ДВЕ ТЕХНОЛОГИИ БЕСПРОВОДНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА

Существующие системы беспроводной передачи электричества способны дистанционно подзаряжать ноутбук

Говоря о технологии беспроводной передачи энергии, стоит сделать две оговорки. Во-первых, речь идет только о передаче электричества. Дело в том, что, например, при ударе кием по бильярдному шару также передается энергия, причем без всяких проводов, но только кинетическая. Во-вторых, в передаче электроэнергии должен быть практический смысл. Так, человечество уже сотню лет успешно передает электричество на расстояние при помощи радиоволн. Передатчик их излучает, приемник снова переводит в электричество, и мы слушаем музыку. Но КПД такой передачи ничтожно мал — принятой по радио энергии не хватает даже для работы наушников, из-за этого нам приходится покупать батарейки. Однако оговорки эти мы сделали не зря — принципы работы схожи и с первым, и со вторым примером.

АМЕРИКАНСКАЯ РАЗРАБОТКА. Большинство разработок беспроводного электричества подобны и различаются лишь нюансами. Суть заключается в том, что подключенный к источнику питания передатчик, представляющий собой долгоживущий резонатор (катушка, в которой происходит накопление энергии колебаний за счет резонанса с вынуждающей силой), создает внутри себя электромагнитное поле. Чтобы образовалось электрическое напряжение, в пределы радиуса поля помещают еще один резонатор — приемник, настроенный на ту же частоту, что и резонатор-передатчик. В качестве переносчика энергии в данном случае используется ближнее магнитное поле, осциллирующее с высокой частотой в несколько мегагерц. В ходе демонстрации исследователи из Массачусетского университета передавали электроэнергию, которой хватало для работы 60-ваттной лампочки, на расстояние от 0,6 до 2,1 метра. Довольно высок и коэффициент полезного действия (КПД) — около 75%. Такую установку можно использовать, например, для подзарядки аккумуляторов ноутбука, мобильного телефона, плеера и других подобных устройств. По словам авторов технологии, в экспериментах они довели мощность передачи до трех киловатт, а КПД (при близко расположенных резонаторах) — до 95%.

ЯПОНСКИЙ ВАРИАНТ. Японские инженеры пошли другим путем — разработали покрытие для столов и стен, передающее электричество на расстояние до 2,5 см. Пластиковый лист-передатчик толщиной в 1 мм может «доставлять» до 40 Ватт электроэнергии всем приборам, оборудованным приемником-спиралью. Материал передатчика состоит, во-первых, из слоя молекул пентацина, поверх которого размещены медные спирали (катушки), способные «чувствовать» близость совместимого электроприбора, во-вторых, слоя микроэлектромеханических переключателей, которые включают и выключают передачу энергии, и, наконец, слоя медных катушек для передачи электроэнергии посредством электромагнитных волн. Устройство с приемником достаточно поставить на стол с передатчиком и он будет питаться без проводов.  

НОВЫЕ КВАРТИРЫ БУДУТ БЕСПРОВОДНЫМИ

По информации «Сегодня», в данный момент работы над использованием технологии беспроводной передачи электричества ведут крупнейшие производители компьютеров и бытовой техники, каждый из которых планирует использовать одну из вышеописанных технологий. Согласно с прогнозом известного футуролога компании Cisco Дэйва Эванса, в квартире будущего от «воздушного электричества» будут питаться практически все предметы, причем все они будут еще и обмениваться между собой информацией. Его прогноз подтверждают и в компании Intel, которая сейчас активно работает над собственным стандартом для источников питания компьютеров будущего. А консорциум WiTricity, уже разработавший свою технологию, в данный момент активно проводит переговоры с производителями мебели об установке спецмодулей в столы и стены шкафов — первое объявление о серийном продукте партнера WiTricity ожидается к концу этого года.

В консорциуме считают, что в новых квартирах в стены будут вмонтированы резонаторы-передатчики, которые и будут питать энергией все бытовые предметы, работающие с новой технологией. Так, одна катушка на потолке может снабжать энергией все приборы и устройства в комнате — от телевизора до ноутбука и DVD-проигрывателя. Другая катушка будет работать только со светильниками, а приборы, требующие мощного источника питания, будут оснащаться отдельными приемниками и передатчиками.

СХЕМА РАБОТЫ WITRICITY