Categories: Articles destacats » Notícies elèctriques interessants
Nombre de visualitzacions: 66030
Comentaris sobre l'article: 4
Electricitat sense cables. Cap a un nou món de l'electricitat sense fils
A finals del segle XIX, el descobriment que l'electricitat es podia utilitzar per fer brillar la bombeta va provocar una explosió de recerca destinada a trobar la millor manera de transmetre electricitat.
Al capdavant de la cursa es trobava el famós físic i inventor Nikola Tesla, que va desenvolupar un projecte grandiós. Incapaç de creure en la realitat de crear una xarxa colossal de cables que cobreix totes les ciutats, carrers, edificis i habitacions, Tesla va arribar a la conclusió que l’únic mètode de transmissió realitzable és sense fils. Va dissenyar una torre d’uns 57 metres d’alçada, que suposadament transmetria energia a una distància de molts quilòmetres, i fins i tot va començar a construir-la a Long Island. Es van dur a terme una sèrie d’experiments, però la manca de diners no va permetre l’acabament de la torre. La idea de transmetre energia per aire es va escampar tan aviat com va resultar que la indústria era capaç de desenvolupar i implementar una infraestructura per cable.
I ara fa uns anys, el professor associat del Departament de Física de l’Institut Tecnològic de Massachusetts (MIT), Marin Soljačić, es va despertar d’un dolç somni pels crits insistents d’un telèfon mòbil. "El telèfon no es va aturar, exigint que el posés a carregar", afirma Soljacic. Cansat i a punt de no aixecar-se, va començar a somiar que el telèfon, a casa seva, començaria a carregar-se pel seu compte.
Soljacic va iniciar investigacions sobre maneres de transferir energia sense cables. Va abandonar els projectes de transmissió d’energia a llarg abast com el projecte Tesla i es va centrar en mètodes de transmissió d’energia a curt abast que permetrien carregar o fins i tot activar dispositius portàtils (telèfons mòbils, PDA, ordinadors portàtils).
Al principi, va considerar la possibilitat d’utilitzar ones de ràdio que transmeten informació de manera tan eficient a distància, però va trobar que en aquest cas la major part de l’energia es dissiparia a l’espai. L’ús d’un làser requeria que la font d’energia i el dispositiu recarregable estiguessin en el camp de vista els uns dels altres sense cap entrebanc. A més, aquest mètode estava ple de danys en objectes capturats a la línia de transmissió. Per tant, Soljacic va començar a buscar un mètode de transmissió que fos alhora eficaç, és a dir, capaç de transmetre energia sense dispersar-la i que fos segura.
Al final, es va fixar en el fenomen de l'acoblament ressonant, quan dos objectes sintonitzats a la mateixa freqüència intercanvien intensament l'energia entre ells, alhora que interaccionaven feblement amb altres objectes. Una il·lustració clàssica d’aquest efecte és l’experiència amb diverses copes farcides de vi cadascuna a un nivell diferent a la resta. Com a resultat, per cada vidre hi ha una freqüència única de so que provoca vibracions. Si el cantant pren una nota de la freqüència adequada, un dels vidres pot rebre una dosi d’energia acústica que s’enfonsarà, mentre que les ulleres restants quedaran intactes.
Soljacic es va adonar que la ressonància magnètica és una manera prometedora de transferir electricitat. El camp magnètic es propaga lliurement per l’espai i, a les freqüències adequades, és inofensiu per als éssers vius. Treballant juntament amb els professors de física del MIT John Joannopoulos i Peter Fisher i tres estudiants, va desenvolupar un dispositiu senzill que va encendre una bombeta de 60 watts sense fils.El dispositiu constava de dues bobines de coure sintonitzades amb ressonància suspeses del sostre a una distància d’uns dos metres. Una bobina es va connectar a una font de corrent alterna i va crear un camp magnètic. Una segona bobina sintonitzada a la mateixa freqüència i connectada a la bombeta, ressonant en un camp magnètic, va generar un corrent que encenia la bombeta. L’aparell funcionava fins i tot quan es col·locava una fina paret entre les bobines.
Cal destacar que la instal·lació no requereix ni una línia directa de visió entre el receptor i l'emissor. Com a experiment es van col·locar cartrons i làmines de ferro entre elles, però això no va afectar el subministrament de corrent.
El més eficaç dels dispositius creats en aquest moment consisteix en bobines de coure de 60 centímetres i un camp magnètic amb una freqüència de 10 megahertz. Permet transmetre energia a una distància de dos metres amb un 50 per cent d’eficiència. S’està fent investigacions amb plata i altres materials per reduir la mida de les bobines i augmentar l’eficiència. Soldacic espera aconseguir un 70-80 per cent d’eficiència de transmissió.
Els físics de Massachusetts expliquen que el principi de la instal·lació es basa en el mecanisme de ressonància, és a dir, un fenomen que provoca vibracions en un objecte quan s’exposa a una energia de certa freqüència. Tanmateix, quan dos objectes tenen índexs de ressonància iguals, poden intercanviar energia i de cap manera afectar els objectes que l’envolten.
A la natura, hi ha molts exemples de ressonància. L’exemple més famós de ressonància és quan s’omplen diversos gots de vidre idèntics amb diferents quantitats d’aigua, si cada cop es colpeja amb una cullera metàl·lica, cada cop donarà un so únic.
En lloc de la ressonància acústica, els físics van utilitzar la ressonància de freqüència d’ones electromagnètiques en WiTricity. A la instal·lació, ambdues bobines ressonen en l’interval de freqüències de 10 MHz i intercanvien l’electricitat i, mentre més temps sigui la interacció entre els elements, més corrent arriba al receptor. A més, com més baix sigui el rang de ressonància, més llarg és l’abast de la longitud d’ona com a resultat i més gran és la distància entre el receptor i el transmissor.
Un altre factor important és que aquesta configuració no comporta danys a la salut humana, ja que funciona a baixes freqüències principalment en l’espectre magnètic.
"Pel que sabem, els organismes humans no reaccionen a la interacció magnètica. Si la teva freqüència fos notable, per exemple, de 2 GHz, obtindríes l'efecte d'un forn de microones i això hauria estat un efecte completament diferent", diu un dels desenvolupadors de la instal·lació, Marine Soladzic.
Actualment s’estan investigant diverses maneres de recarregar les bateries sense fils. Startups com Powercast, Fulton Innovation i WildCharge han començat a comercialitzar adaptadors que permeten la càrrega sense fils de telèfons mòbils, reproductors MP3 i altres dispositius a casa o al cotxe. Però l’enfocament de Soljacic és diferent, ja que permet la càrrega automàtica dels dispositius tan bon punt cauen en el camp d’acció d’un transmissor sense fils.
El treball del grup Soljacic va cridar l'atenció de les empreses fabricants de dispositius electrònics, així com de la indústria de l'automòbil. La investigació va ser finançada pel Departament de Defensa dels Estats Units, que esperava obtenir una tecnologia de recàrrega automàtica de bateries sense fils. Tot i això, Soldjacic prefereix no divulgar-se sobre la possible aplicació industrial de la seva tecnologia.
Hi ha tantes aplicacions potencials en el món actual impulsat per bateries on es pot utilitzar la nostra tecnologia ", diu." És un mètode molt potent.
Consulteu també a electro-ca.tomathouse.com: