Беспроводная передача энергии с КПД 80%

В издании Applied Physics Letters опубликовано исследование ученых из российского Университета ИТМО, которые создали самую эффективную на сегодняшний день систему беспроводной передачи энергии. Передатчик и приемник новой системы имеют сферическую форму и не требуют точного позиционирования.

Сферические передатчик и приемник новой российской системы беспроводной передачи энергии

Беспроводную передачу электроэнергии (wireless power transfer или WPT) впервые испытал в начале 20-го века знаменитый изобретатель Никола Тесла. Его изобретение не находило применение до 2007 г., когда инженеры MIT впервые продемонстрировали высокоэффективную WPT с КПД 45%. Впервые "по воздуху" с расстояния 2 м удалось запитать 60-ваттную лампочку и доказать, что у технологии есть  коммерческие перспективы. Однако до сих пор беспроводная зарядка используется ограниченно: в игрушках, мобильных устройствах и некоторых проектах зарядных станций для электромобилей.

Российские ученые создали новую систему WPT на основе резонансной связи. Принцип ее действия прост: резонансная медная катушка передает энергию другой резонансной катушке. Другие объекты имеют иные резонансные частоты, поэтому не могут принять энергию от WPT. Таким образом обеспечивается безопасность беспроводной зарядки.

Новая система сохраняет высокую эффективность даже с увеличением расстояния от передатчика до приемника

Новизна российской конструкции состоит в использовании вместо обычных магнитных катушек особых диэлектрических резонаторов с высокой диэлектрической проницаемостью. Новые катушки выглядят как две керамические сферы и имеют высокий показатель преломления, то есть они способны сильно замедлять электромагнитные волны. Это повышает резонансную силу и, соответственно, увеличивает эффективность системы беспроводной передачи энергии.

КПД новой системы достигает 80% на расстоянии 20 см и незначительно падает с увеличением расстояния. При этом сферические катушки передатчика и приемника не требуют точного взаимного позиционирования. Поэтому с помощью российской системы можно создавать зоны WPT, например помещения или здания, где мобильные устройства и другое оборудование будут заряжаться автоматически.