В Disney создали комнату для беспроводной зарядки устройств

Инженеры Disney Research представили технологию беспроводной передачи энергии, которая позволяет легко и быстро заряжать находящиеся в комнате мобильные устройства без использования кабеля. Исследователи рассчитывают, что в будущем она может быть использована для создания крупных «зарядных» помещений и модернизации существующих офисов. Статья опубликована в журнале PLoS One.

Для того, чтобы зарядить телефон или планшет, человеку, чаще всего, необходимо иметь провод и источник питания, то есть розетку. Это неудобно, так как во-первых, такой способ зарядки накладывает ограничения на подвижность пользователя, а во-вторых, розетки или провода может не оказаться под рукой. Использование альтернативных устройств, например внешних аккумуляторов, также сопряжено с неудобствами, поэтому инженеры активно работают над новым способом зарядки — технологией беспроводной передачи энергии.

Сегодня на рынке большую популярность приобрели зарядные устройства Qi-стандарта, работающие по принципу электромагнитной индукции. В таких устройствах используются две проволочные катушки: одна подключается к источнику энергии и формирует электромагнитное поле, а вторая устанавливается в смартфоне и преобразует электромагнитное поле в электричество. Индукционные зарядные станции не могут передавать энергию на большое расстояние; максимальная дальность в них не превышает одного диаметра передающей катушки.

Инженеры из Disney Research разработали новый метод, который позволит передавать большое количество энергии на любое расстояние в пределах отдельно взятой комнаты. Предложенная учеными технология называется квазистатическим резонансом в полости (quasistatic cavity resonance, QSCR). Ее работа основывается на безопасной для человека передаче энергии в замкнутом пространстве с помощью однородного магнитного поля.

Разработчики построили комнату размером 4,9 на 4,9 на 2,3 метра, в пол, потолок и стены которой вставлены алюминиевые панели. В ее центре установлен медный столб диаметром 7,2 сантиметра с разрывом в 2,5 сантиметра посередине. Верхняя и нижняя части столба в месте разрыва соединены друг с другом 15 конденсаторами общей емкостью 7,3 пикофарада. При подаче напряжения на столб вокруг него образовывались стоячие электромагнитные волны с частотой 1,32 мегагерца.

Во время эксперимента с помощью специального генератора исследователи подавали на алюминиевые пластины в комнате резонансный ток с частотой 1,32 мегагерца. Подача напряжения на алюминиевые панели в стенах, потолке и полу также приводила к образованию стоячих электромагнитных волн, которые, взаимодействуя с волнами от медного столба, образовывали в пределах комнаты однородное электромагнитное поле. Это поле уже могли преобразовывать в электричество обычные приемные катушки.

В ходе испытаний переданная мощность составила 15 ватт. Этого хватило для одновременной работы десяти устройств, включая лампы, мобильный телефон и вентилятор. Компьютерная симуляция показала, что внутри комнаты можно передавать до 1,9 киловатта энергии без вреда для человека: этого хватит для одновременной подзарядки 320 мобильных устройств. При этом технология QSCR масштабируема: она позволяет создавать помещения любых размеров с несколькими столбами — это может быть гостиная, офис, гараж или большой склад.

В будущем специалисты из Disney надеются заменить металлические стены, потолок и пол специальными модульными панелями или использовать токопроводящую краску, что позволит модернизировать уже существующие постройки. Для расширения площади резонансной камеры потребуется лишь увеличить количество медных столбов. Тем не менее, о том, как скоро технология QSTR появится на рынке, ученые ничего не сообщают.

Следует отметить, что, по описанию экспериментальной комнаты, она представляет собой замкнутый проводящий контур, то есть фактически является клеткой Фарадея, способной блокировать внешнее электромагнитное поле. Это означает, что внутрь «зарядного» помещения, скорее всего, не будут проникать сигналы сотовых станций и радиотрансляции.

В связи с тем, что в последнее время инженеры активно работают над созданием и усовершенствованием электромобилей, в этой сфере особенно востребована беспроводная передача энергии. Компания Google в прошлом году начала тестирование беспроводного зарядного устройства под названием Alpha, которое передает 1,5 киловатта энергии из встроенного в асфальт передатчика в приемник в днище машины. Также в США для зарядки электромобилей планировалось использовать дороги со встроенными солнечными панелями. В качестве альтернативы исследователи предлагают создать сеть электрозаправок, которые позволят зарядить аккумулятор машины всего за полчаса.

Кристина Уласович