Idealny dom Katie Hall nie ma gniazdek elektrycznych, ale planowana przez nią konstrukcja będzie wyposażona w te same urządzenia, które można znaleźć w prawie każdym nowoczesnym mieszkaniu. Jedyna różnica? Urządzenia elektroniczne - takie jak telewizory szerokoekranowe, lodówki, komputery i światła - będą zasilane energią przesyłaną bezprzewodowo z wnętrza ścian.
Jest to wizja przyszłości, która nie jest tak daleko idąca, jak się wydaje, zwłaszcza gdy zdajesz sobie sprawę z tego, że jest to podstawa technologia już istnieje. Na przełomie XIX i XX wieku wpływowy wynalazca i rywal Thomasa Edisona, Nikola Tesla, próbował zastosować swoje prace nad prądem przemiennym, aby zbudować wieżę, która będzie transmitować energię bezprzewodową do odległych miejsc, takich jak rezydencje i firmy.
Mimo że plany dotyczące tej struktury zostały odrzucone po tym, jak inwestorzy wyciągnęli wtyczkę z finansowania, startup o nazwie WiTricity, w którym Hall służy tak jak dyrektor ds. technologii ma nadzieję na ekstrapolację tej wizji poprzez opracowanie nowej technologii, która może pozwolić nam w końcu całkowicie wyeliminować wtyczki.
Do tej pory firma korzystała z niego innowacyjna podkładka ładująca do ładowania znanych produktów konsumenckich. Aby to działało, telewizor lub iPhone musi być wyposażony w odbiornik. Na telefon firma WiTricity zaprojektowała specjalną obudowę, zaprezentowaną podczas tegorocznych targów Consumer Electronics Show, która synchronizuje się z podkładką ładującą. Obudowa została pokazana w testach, aby zapewnić zasilanie z prędkością dwukrotnie większą niż standardowa ładowarka smartfona o mocy 5 W.
Aby zademonstrować działanie tej technologii, firma opublikowała film pokazujący, jak użytkownik może przykleić podkładkę ładującą pod biurkiem, po podłączeniu. Po włożeniu iPhone'a do w przypadku WiTricity urządzenie zaczyna ładuj bezprzewodowo przez stół. Telefon zaczyna się ładować, gdy znajdzie się w dowolnym miejscu w zasięgu 7 stóp źródła zasilania, zgodnie z wideo; wiele urządzeń można również ładować za pomocą jednej „ładowarki bazowej”.
Firma uważa, że pewnego dnia prawie cała elektronika użytkowa będzie miała wiele bezprzewodowych możliwości zasilania w ten sam sposób najbardziej urządzenia mobilne mają dziś zintegrowane funkcje Bluetooth i inne funkcje łączności bezprzewodowej. WiTricity ma już kilka partnerstw z firmami, które wykorzystują tę technologię do opracowywania nowych produktów.
W pewnym sensie technika „rezonansowego sprzężenia indukcyjnego” WiTricity jest podobna do tej stosowanej w elektronicznych szczoteczkach do zębów. Aby wygenerować pole magnetyczne, przemienne prądy elektryczne przechodzą przez cewkę żelazną umieszczoną wewnątrz źródła zasilania szczoteczki do zębów. Kiedy to pole styka się z inną cewką wbudowaną w szczoteczkę, indukuje prąd zasilający urządzenie. Ale ta konfiguracja, choć bezprzewodowa, jest ograniczona faktem, że pola magnetyczne są stosunkowo małe. Zastosowanie tej metody wymagałoby umieszczenia urządzeń gospodarstwa domowego w dokładnym położeniu i w bardzo bliskiej odległości od źródła zasilania podczas ładowania.
Rezonansowe sprzężenie indukcyjne jest znacznie bardziej wszechstronne. Dzięki tej metodzie cewka indukcyjna wewnątrz źródła zasilania ma płaskie, okrągłe metalowe płytki przymocowane do każdego końca. Te „płyty kondensatorowe”, jakie są zwane są nieco oddalone od siebie, co powoduje, że cewka „rezonuje”, gdy przepływa przez nią prąd. Chodzi o to, że pole magnetyczne emitowane przez rezonans może przemieszczać się na większe odległości i więcej przenosić energię wydajnie niż tradycyjne ładowanie bezprzewodowe, o ile inny obiekt (w tym przypadku cewka w odbiorniku) rezonuje z mniej więcej taką samą częstotliwością.
W 2007 r. Zespół naukowców z MIT wykazał potencjał takiego systemu w eksperymencie. Byli w stanie użyć rezonatora lub źródła zasilania, aby włączyć 60-watową żarówkę siedzącą w odległości około siedmiu stóp. Wyniki zostały szczegółowo opisane w czasopiśmie Science .
Niedługo potem wynalazca, profesor fizyki MIT, Marin Soljačić, stworzył WiTricity w celu dalszego rozwoju i komercjalizacji technologii. Jego zespół programistów, z siedzibą w Bostonie, szuka sposobów na poprawę zasięgu i wydajności technologii, ponieważ elementy - takie jak cewka i rezonator - są zmniejszane, aby zmieścić je w mniejszych, mobilnych gadżetach. (Okazało się, że większe cewki generalnie oferują lepszą wydajność na większych odległościach).
„Nasi główni konkurenci to w zasadzie przewód i gniazdko”, mówi Hall. „Aby uzyskać [technologię] tam, gdzie jest wystarczająco wydajna, aby była praktyczna, pracujemy nad ulepszeniami, takimi jak integracja czujników, które w zależności od tego, czy urządzenie jest w zasięgu zasięg, może automatycznie wykryć, kiedy włączyć lub wyłączyć pole, aby nie marnować energii. ”
Chociaż koncepcja przekazywania energii przez blat kuchenny, na przykład w celu uruchomienia tostera, z pewnością podniesie brwi ze względów zdrowotnych, Hall zapewnia, że stworzony przez nich system jest równie bezpieczny, jak inne formy transmisji energii, takie jak nadchodzące sygnały Wi-Fi z routera.
„Energia wydobywająca się ze źródła nie jest tak naprawdę elektrycznością” - wyjaśnia. „W rzeczywistości wyrzucamy w powietrze pole magnetyczne, które nie jest promieniujące i nie wpływa na nas”.
Hall mówi, że ona i jej zespół zoptymalizowali technologię do tego stopnia, że może ona przekonwertować więcej niż 95 procent energii pola magnetycznego na energię elektryczną, wystarczającą do ponownego naładowania telefonu komórkowego szybciej niż z konwencjonalną ładowarką ścienną.
Technologia ma jednak swoich sceptyków. Założyciel Ambient Devices, David Rose, mówi, że istnieje duża niepewność co do długoterminowej adaptacji energii bezprzewodowej, ponieważ będzie ona wymagać wsparcia ze strony głównych graczy w branży.
„Potrzeba całej Toyoty, aby zrobić wszystkie samochody nowej generacji, a także Mercedesa, Audi i wszystkich innych, aby większość ludzi chciała jednego z nich w swoim garażu”, powiedziała Rose dla WGBH News . „I zajmie to także dużego odtwarzacza elektroniki użytkowej, takiego jak Samsung, Apple i Starbucks, i miejsca, do których ludzie się udają, aby uzyskać powszechną akceptację. To ogromna bitwa pod górą, przed którą stoi firma w związku z każdą dużą zmianą systemową”.
Gdzie więc konsumenci zobaczą w przyszłości połączenia bezprzewodowe na duże odległości? Firma niedawno wydała licencję na swoją technologię firmie Toyota, która planuje dodać możliwość bezprzewodowego ładowania do nadchodzącej linii pojazdów elektrycznych i hybrydowych w ciągu najbliższych kilku lat, według Hall. WiTricity otrzymało również zainteresowanie i wsparcie finansowe od tajwańskiego producenta elektroniki mobilnej Foxconn i producenta chipów Intel.
„Najprawdopodobniej zacznie się od tego, że stanie się komercyjnie funkcją zwiększającą koszty zakupu samochodu lub urządzenia”, mówi Hall. „Jednak w miarę jak technologia staje się coraz bardziej powszechna, firmy mogą zacząć instalować je [ładowanie bezprzewodowe] w ściany i podłogi, a ostatecznie prawie wszystkie budynki nie będą już miały gniazdek. Mam na myśli, wyobraź sobie. ”
