Текст уведомления здесь

Без проводов и контекста

Японские инженеры сделали еще один шаг к передаче электроэнергии без проводов

Целый ряд изданий написал про то, что «японские ученые научились передавать солнечную энергию без проводов». Редакция «Чердака» выяснила, что на самом деле речь идет о передаче микроволнового излучения, и разобралась в том, зачем же это нужно.
Добавить в закладки
Комментарии
В ленте новостей Яндекса этот сюжет выглядел так, словно солнечная энергия до сих пор поступала к нам по толстому, протянутому через 150 миллионов километров космического пространства кабелю. И только разработка японских ученых наконец-то позволила Солнцу передавать свою энергию без отдельной ЛЭП.

Скриншот Яндекс-новостей с сюжетом про передачу «солнечной энергии»


На худой конец, можно было подумать про то, что изобретено зеркало — устройство, которое позволяет направлять солнечную энергию в нужную сторону. Поиск первоисточника, которым оказалось сообщение компании Mitsubishi Heavy Industries, Ltd, расставил все по своим местам.

Специалисты этого концерна, который производит массу промышленных изделий от кондиционеров до космических ракет, испытали новый прототип беспроводной системы энергоснабжения. Как утверждается в сообщении фирмы, система позволяла передать мощность до десяти киловатт на расстояние в полкилометра — это довольно скромный показатель, однако со временем дело может дойти до решения ряда вполне реальных задач. Например, можно будет передавать энергию потребителям в таких местах, куда невозможно или очень сложно проложить обычный кабель. Или можно будет передать энергию, вырабатываемую ветрогенератором в открытом море, на берег.

При чем же здесь Солнце? В отдаленном будущем микроволновая передача энергии может использоваться орбитальными солнечными электростанциями. Если сначала разместить в космосе солнечные батареи и передатчик, потом создать узкий пучок СВЧ-излучения и направить его на наземную приемную станцию, то мы получим электростанцию принципиально нового типа. Висящие на геостационарной орбите солнечные батареи практически не будут попадать в земную тень, так что смогут выдавать энергию почти круглосуточно, без перерывов на ночь и пасмурную погоду. Пучок излучения можно будет перенаправлять с одной приемной станции на другую, гибко подстраиваясь под нужды потребителей. В процессе работы электростанция не будет производить вредных выбросов — в общем, преимуществ у такой технологии довольно много.

Диаграмма, показывающая процент отраженной от атмосферы и задержанной ей по пути к поверхности солнечной энергии. Как можно видеть, в космосе солнечные батареи дадут гораздо большую мощность. Иллюстрация: NASA


Есть и недостатки. Главным является отсутствие проработанной технологии передачи микроволнового излучения: пучок должен быть очень точно сфокусирован, он должен свободно проходить через атмосферу, и наземные приемники должны обладать достаточно высоким КПД. Все эти проблемы пока что не решены окончательно, но японские исследователи отмечают космические солнечные электростанции в качестве своей отдаленной(!) цели.

История вопроса

Обычно ни один материал на тему беспроводной энергии не обходится без упоминания Николы Теслы. Многие пишут про якобы созданные им беспроводные передатчики невиданной мощности, поэтому редакция «Чердака» просто обязана написать это прямо: та самая башня Теслы была обычной радиовышкой. Ее использовали для трансляции радиопередач, телефонных переговоров и в тому подобных прозаических целях. Сам Тесла планировал продемонстрировать и беспроводную передачу энергии, но эти работы не были завершены по финансовым причинам.

Башня Ворденклиф, она же башня Теслы. На вершине — прозаические радиопередатчики.


Уже в 1903 году инвесторы предпочли обойти этот проект стороной. Финансист Джон Морган, выделивший средства на постройку радиоретранслятора, отказался оплачивать сомнительные работы по передаче на расстояние изображений и электроэнергии. И, как считает сейчас большинство ученых, Морган был прав, поскольку заявления Теслы сильно расходились с реальными возможностями.

Первые успешные опыты по передаче энергии на расстояние микроволновым пучком датируются 1960-ми годами: американские инженеры построили небольшой вертолет, устройство размером с типичную радиоуправляемую модель (.pdf).

Далее, в 1980-х, канадские исследователи разработали беспилотный аппарат для стратосферного полета. Программу сворачивают без какого-то радикального прорыва, а в 1990-х небольшой беспилотник и дирижабль с электропитанием по микроволновой линии создают японские конструкторы. В статье New York Times 1987 года упоминаются и некие советские работы, но в открытом доступе про них почти ничего не находится — вероятно, речь идет об оборонных и по сей день засекреченных проектах.

Разработанная японскими исследователями установка. Изображение компании Mitsubishi Heavy Industries


Работы по беспроводной передаче энергии идут достаточно вяло потому, что все предыдущие опыты показали весьма низкий КПД этого процесса (в районе десяти процентов), да и смысла большого в таком электроснабжении в большинстве случаев нет. Чтобы передавать более или менее пригодную для практических целей мощность, необходим пучок излучения, который не уложится ни в одни санитарные нормы и правила, поэтому проще и безопаснее поставить лишний аккумулятор. Единственное приложение «беспроводной передачи энергии», причем уже не в микроволновом диапазоне, — зарядка автомобилей или иных транспортных средств на специально оборудованной дороге. Под асфальтом спрятаны мощные катушки индуктивности, еще одна катушка монтируется внутри машины. Такая экспериментальная линия уже работает в Корее, однако ничего общего с солнечно-микроволновыми электростанциями на орбите она не имеет.
Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы