Drahtlose Elektrizität ist ein 100 Jahre alter Traum, der in den kommenden Jahren in Erfüllung gehen könnte. Das Aufkommen von kabellosem Laden, Elektrofahrzeugen, 5G und die Notwendigkeit einer größeren Nachhaltigkeit haben zu einem Schub für die Entwicklung von vollständig geführtbetriebsfähige drahtlose Übertragungstechnik in verschiedenen Teilen der Welt.
Von America’s Wave Inc. bis hin zu Space Power Technologies mit Sitz in Japan und dem neuseeländischen Energie-Startup Emrod gibt es eine Reihe von Unternehmen, die derzeit an der drahtlosen Energieübertragungstechnologie arbeiten. Für einige Systeme haben auch Feldtests begonnen, und es wird dies seininteressant zu sehen, wer in diesem Rennen den ersten Platz einnimmt, um eine effiziente, wirtschaftliche und praktikable drahtlose Stromlösung anzubieten.
Die Geschichte und Wissenschaft hinter der drahtlosen Energieübertragung
Bevor wir auf die verschiedenen revolutionären Initiativen zur drahtlosen Elektrizität eingehen, ist es wichtig, ihren Ursprung und das zugrunde liegende Konzept dieser Technologie zu verstehen, die sie zu einer zuverlässigen Wahl für den zukünftigen Strombedarf macht.
Im Jahr 1891 entwarf der serbisch-amerikanische Erfinder Nikola Tesla das T Esla-Spule, ein einzigartiges Gerät, das nach dem Prinzip der elektrischen Resonanz arbeitete und in der Lage war, Strom ohne Kabel zu übertragen. Die Spule konnte jedoch nur über kurze Distanzen drahtlos Strom leiten, und aufgrund ihres begrenzten Potenzials stellte sich heraus, dass dies nicht der Fall wareine praktische Anwendung für die drahtlose Stromübertragung sein.
Tesla war immer noch besessen von seiner Idee der drahtlosen Stromversorgung, also arbeitete er in den folgenden Jahren am Bau einer Energiestation, die Hochspannung leiten konntedrahtlose Energieübertragung WPT. Durch diese Experimente zielte Tesla darauf ab, Nachrichten drahtlos zu übertragenauf lange Distanzen, entweder mit einer Reihe strategisch positionierter Türme oder einem System von schwebenden Ballons.
Er baute auf Long Island eine drahtlose Übertragungsstation genannt Tesla oder Wardenclyffe Tower, von der er glaubte, dass sie zeigen könnte, dass eine drahtlose Stromübertragung über große Entfernungen möglich war. Leider weigerte sich Investor JP Morgan, mehr Geld für seine Experimente bereitzustellen, und dieProjekt wurde 1906 eingestellt und später abgerissen.
Nikola Tesla starb vielleicht 1943 mit seinem Traum von der drahtlosen Elektrizität unvollendet, aber in den letzten 100 Jahren eine Reihe vonExperimente und Studien beweisen, dass der geniale Erfinder möglicherweise auf dem richtigen Weg war, die Erde anstelle von Drähten als Übertragungsmedium zu verwenden drahtlose Stromversorgung.
Heute werden verschiedene Methoden der drahtlosen Energieübertragung entwickelt und geforscht, diese in großem Maßstab umzusetzen:
Solar-Satellitenübertragung
Dies ist eine vielversprechende Methode, bei der Solarstromsatelliten in einer hohen Erdumlaufbahn eingesetzt werden.Der Satellit würde das Sonnenlicht in Energie umwandeln; diese Energie besteht aus Mikrowellen. Diese Mikrowellensignale würden dann an eine Antenne am Boden oder an eine Hauptnetzstation gesendet.
Von dort würden die Signale an eine Basisnetzstation übertragen, die die Mikrowellen in Gleichstrom umwandelt. An der Netzstation würde der Strom auch in Energiepakete umgewandelt, ähnlich wie bei Internet-Datenpaketen, die übertragen würdenzu einzelnen Häusern und gespeichert in einem Energieempfänger.
Kürzlich, Caltech hat angekündigtdas Vorstandsmitglied Donald Bren, der auch Eigentümer der Immobilieninvestmentfirma Irvine Company ist, wird 100 Millionen US-Dollar für das Space Solar Power Project SSPP von Caltech spenden. Dieses ehrgeizige Projekt zielt darauf ab, ein satelliten- und mikrowellenbasiertes drahtloses Energienetzwerk aufzubauendie überall auf der Erde konstant Strom liefern könnte.
Mikrowellen-Leistungsübertragung
Bei dieser Methode wird Mikrowellenstrahlung mit Hilfe eines Mikrowellenempfängers und eines Gleichstromgleichrichters in elektrische Gleichstromleistung umgewandelt.aufgenommen 1975,von einem Team in Japan, aber Systeme mit höherer Leistung hatten niedrigere Wirkungsgrade. Das nächste Ziel wäre eine hocheffiziente Energieübertragung über lange Distanzen.
Forschung veröffentlicht im August 2021 an der Universität von Tsukuba, Japan, zeigt, dass hochenergetische Mikrowellenstrahlungkann als effiziente drahtlose Stromquelle fungieren zum Abschuss von Raketen in den Weltraum. Wenn eine Rakete in den Weltraum geschickt wird, macht der Treibstoff etwa 90% ihres Gewichts aus, diese Last kann durch den Einsatz dieser mikrowellenbasierten drahtlosen Energietechnologie eliminiert werden.
Laserübertragung
Deram effizientesten DC-zu-Laser-Wandler haben sich als Festkörperlaserdioden erwiesen, wie sie kommerziell in der Faseroptik und der Laserkommunikation im freien Raum verwendet werden. Die Laserübertragung ermöglicht es einem photovoltaischen Empfänger, Laserstrahlen zu empfangen und daraus elektrische Leistung zu erzeugen.Der Vorteil der laserbasierten Leistungsübertragung besteht darin, dass Laserstrahlen für die drahtlose elektrische Übertragung über große Entfernungen einfacher gesteuert werden können.
Wireless Power ist für Neuseeland kein Traum mehr
EnergiestartEmrod wird bald einen Prototyp testen Einrichtung einer drahtlosen Energieinfrastruktur in Neuseeland. Wenn der Test erfolgreich ist, wäre dies ein großer Anstoß für die Pläne der neuseeländischen Regierung zur Einrichtung einer drahtlosen Energieübertragung im ganzen Land.
Emrod hat eine einzigartige Teleenergie-Technologie entwickelt, die ein drahtloses Netzwerk aus Antennen und Rectennas Gleichrichterantennen verwendet, das Energie in Form von elektromagnetischen Wellen mit großer Reichweite von einem Punkt zum anderen überträgt. Zuerst wird Strom über Antennen geleitetin Form eines nichtionisierenden Strahls mit einer Frequenz äquivalent zu Funkwellen.
Nach Angaben des Unternehmens stellt ein "Laser-Sicherheitsvorhang mit geringer Leistung sicher, dass der Sendestrahl sofort abgeschaltet wird, bevor ein vorübergehendes Objekt wie ein Vogel oder ein Hubschrauber den Fernstrahl erreichen kann, um sicherzustellen, dass es nichts außer sauberer Luft berührt."
Emrod behauptetdass diese Technologie für das bergige Gelände Neuseelands gut geeignet ist und den unterschiedlichen Wetterbedingungen der Region standhält. Die auf Rectenna basierende drahtlose Stromübertragungstechnologie gilt auch als Segen für Gebiete, in denen herkömmliche Stromnetze nicht installiert werden könnenfinanziellen oder geografischen Beschränkungen unterliegen.
Obwohl das Projekt von der neuseeländischen Regierung unterstützt wird, geht Emrod CEO Greg Kushnir davon aus, dass die Menschen die drahtlose Elektrizität genauso ablehnen könnten wie die 5G-Technologiedass drahtloser Strom von Emrod zu keiner schädlichen Strahlung führt.
Emrod hat auch ein Büro in Boston, und es besteht die große Möglichkeit, dass das nächste drahtlose Stromprojekt des Unternehmens in den USA stattfinden könnte.
Einige andere bahnbrechende Initiativen für die drahtlose Energieübertragung
Das neue Jahrzehnt des 21. Jahrhunderts verlangt nach sauberen und grenzenlosen Energielösungen. Drahtloser Strom, der eine großartige Alternative zu herkömmlichen Stromquellen darstellt, hat das Potenzial, den Sektor sauberer Energie zu revolutionieren. Dies ist auch der Grund, warum es so viele interessante gibtEntwicklungen im WPT-Segment:
- Wireless Advanced Vehicle Electrification WAVE ist ein amerikanisches Technologieunternehmen, das drahtlose Energielösungen für mittlere und leistungsstarke Elektrofahrzeuge herstellt.Die von Wave bereitgestellten Ladesysteme können unterirdisch, unter Straßen oder auf Parkplätzen installiert werden und können eine drahtlose Leistung von bis zu 1 Megawatt liefern.
Neueste Berichte schlagen vor, dass Teslas kommender Elektro-Lkw Semi die induktive drahtlose Ladetechnologie von Wave verwenden könnte, um seinen Strombedarf zu decken. - Beyond Earth ist ein gemeinnütziges Forschungsinstitut, das die Vision zum Aufbau eines voll funktionsfähigen Solarsatelliten-Stromübertragungssystems vorgeschlagen hat. Das Institut behauptet, dass das vorgeschlagene drahtlose System industrielle Anwendungen auf der Erde sowie menschliche Operationen auf dem Mond antreiben könnte.
Das vorgeschlagene Energiesystem würde zwei Haupteinheiten haben: einen Weltraumsolarsatelliten, der Energie von der Sonne empfängt und diese durch seine Photovoltaik, Konzentratoren und WPT-Untereinheiten verarbeitet, und einen Rectenna-Empfänger, der Energie zur Erde übertragen würde oderMond nach Bedarf.
Das Institut empfiehlt die Fertigstellung des vorgeschlagenen solarsatellitenbasierten drahtlosen Energiesystemsbis zum Jahr 2030. - Das Indiana Department of Transportation INDOT hat sich mit der Purdue University und dem deutschen Zementunternehmen Magment zusammengetan, um magnetischen Zement zu testenStraßen, die Elektrofahrzeuge aufladen könnten während sie sich auf ihnen bewegen. In der ersten Phase wird Purdue Labortests durchführen, um die Lebensfähigkeit der vorgeschlagenen magnetisierten Straßen zu bestätigen.
Nach der Genehmigung durch die Universität würde eine 400 Meter lange Testautobahn mit dem magnetischen Zement von Magment gebaut und dann werden Straßentests mit 200-kW-betriebenen Lastwagen durchgeführt. Wenn die Tests erfolgreich sind, wird der Staat die Technologie für den Ausbau öffentlicher Straßen weiter nutzen.
Dieses erdbasierte drahtlose Ladeprojekt istein Teil des ASPIRE Initiative Advancing Sustainability through Power Infrastructure for Road Electrification unterstützt von der National Science Foundation und vielen anderen öffentlichen und privaten Instituten. - WiTricity, ein US-amerikanisches Unternehmen, arbeitet ebenfalls an einer Park-and-Charge-Technologie, die darauf abzielt, Elektrofahrzeuge über magnetische Resonatoren aufzuladen, während die Fahrzeuge geparkt sind.
Neben IoT und KI ist auch die drahtlose Energieübertragung eine unvermeidliche technologische Entwicklung, die die Menschheit auf einer erleben würde.ganz neues Level in den kommenden Jahren.