Дрон уходит в небо: передача энергии без проводов изменит логистику

Дрон уходит в небо: передача энергии без проводов изменит логистику

«Встречайте мир, где автономные транспортные средства доставляют клиентам 80% посылок!» — прогноз развития логистической отрасли от McKinsey выглядит почти сюжетом фантастического романа. Между тем, реальности в нем куда больше, чем может показаться на первый взгляд. Доставку заказа с помощью дрона Amazon выполнил еще в декабре прошлого года, аналогичные опыты уже провели немецкая DHL и Швейцарская почтовая служба, а в ноябре 2017 г. о запуске беспилотной доставки между китайскими островами объявила китайская Alibaba. Однако перспективы развития рынка доставки с помощью автономных беспилотников серьезно тормозит относительно короткое время полета, ограниченное, в свою очередь, зарядом аккумулятора. Принципиально изменить ситуацию на рынке готова корпорация Global Energy Transmission (GET) братьев Леонида и Сергея Плехановых, работающая над технологиями беспроводной передачи энергии: изобретатели из России в прямом смысле слова намерены заставить электричество путешествовать по воздуху, без проводов.

Фото: getcorp.com

Только физика, никакой магии

В просторном лофте неподалеку от центра Москвы под потолком жужжит и летает дрон. Когда дрон опустится, можно убедиться собственными глазами — уровень заряда батареи стал даже выше, чем до начала полета.

«Может так летать час, два, три, сколько хотите», — говорит основатель и генеральный директор GET Леонид Плеханов.

Еще недавно он трудился в международной компании, внедряя IT-решения, но последние годы все свое время посвящает разработке инновационной технологии дистанционной передачи электрической энергии. Над технологией Леонид работает вместе с братом, Сергеем Плехановым; изобретатели родились и выросли в Красноярске, окончили Московский физико-технологический институт, а сегодня живут между Россией, где у компании работает собственный инженерный центр, являющийся филиалом головной американской компании, и, собственно, Штатами. К вопросам, в чем же секрет бесконечного полета, в команде уже привыкли. Их, кстати, задавали и в прошлом году на Global Technology Symposium в Сан-Франциско, где компания Плехановых публично показала рабочий прототип.

На самом деле, никакой магии, хотя энергию для полета дрон и получает без привычных проводов и тем более не во время посадки. Все дело в специальном приемном устройстве, расположенном на беспилотнике, и передатчике — последний выполнен в форме гибкого корда (его еще называют зарядным контуром) и формирует электромагнитное поле. Приемник преобразует энергию электромагнитного поля в электрическую, сама же передача энергии осуществляется методом резонансной электродинамической индукции — все как в экспериментах Никола Тесла.

«Мы не создаем новые законы физики, не изобретаем материи. У нас классическое физическое образование», — смеется Леонид Плеханов.

Трудности перелета

Сегодня в числе инвесторов компании — фонд Draper Associates американского миллиардера Тима Дрейпера и российская инвестиционная платформа IP Fund. В 2017 г. инвесторы вложили в GET $2,5 млн (IP Fund структурировал сделку через компанию PapayaFin Ltd.). Полученные средства предполагается потратить на разработку промышленных систем беспроводной зарядки и развертывания беспроводных сетей в крупных городах по всему миру.

Вначале же в идею изобретателей реализовать планы Николы Теслы и позволить электричеству путешествовать по воздуху верили не все. Первые средства для экспериментов (1,5 млн руб.) собирали в 2014 г. на Boomstarter, затем в 2015 г. кампанию по сбору запустили на Indiegogo. Тогда планы по сбору $800 000 не сбылись, но Плехановы получили более важный итог — о стартапе узнали за границей.

«Мы создали группу в Facebook, стали много общаться с пользователями из США, Южной Америки, Испании… Восторженных почитателей Теслы в мире оказалось много», — вспоминает Леонид Плеханов.

В конце концов изобретатели познакомились с Билом Каллманом, инвестором и основателем Scail, и Тимом Дрейпером, американским венчурным капиталистом, основателем и управляющим партнером в Draper Associates, совместно с которыми и учредили в начале 2015 г. компанию в США. Впрочем, отношение к проекту в той же Кремниевой долине оставалось настороженным, в том числе из-за российского происхождения.

«Например, один из инвесторов нам сказал, что инвестирует только в компании, до которых не более часа езды на машине», — вспоминает Леонид Плеханов.

Не стоят на месте

Сегодня технология дистанционной зарядки не выглядит столь уж фантастической. Такой функционал, к примеру, реализован в мобильных устройствах от Apple и Samsung.

«Panasonic выпустил электрическую зубную щетку, которая заряжается от подставки, а Sony — телевизор. Intel успешно разрабатывает собственную технологию WREL — беспроводную резонансную передачу энергии», — напоминает управляющий партнёр QBF Зелимхан Мунаев.

Фото: getcorp.com

Продвижением разработок на основе технологий беспроводной передачи энергии занимаются многие зарубежные компании, говорит профессор кафедры «Электроэнергетика, электроснабжение и силовая электроника» НГТУ им. Р.Е. Алексеева Елена Соснина. В числе последних она называет проекты WiTricity, Powercast Corporation, Powermat Technologies, а также ведущих производителей электроники: Apple, Asus, LG Electronics, Samsung и др. Есть они и в России: так, с использованием лазерного луча энергию удалось передать на 1500 м в РКК «Энергия», проводит эксперименты по беспроводной передаче энергии и корпорация «Ростех». Над технологией работают в российских вузах, в том числе в Томском политехническом университете, Санкт-Петербургском национальном исследовательском университете информационных технологий, механики и оптики (совместно с НИИ «Гириконд»), Нижегородском ГТУ им. Р.Е. Алексеева, где обещают показать разработки на национальной выставке «Вузпромэкспо-2017».

Другое дело, что расстояние, на которое пока удается передать электрический заряд, зачастую слишком невелико. Это проблема касается многих конкурирующих решений, говорит Леонид Плеханов. К тому же нередко разработки могут быть небезопасны. Технологию GET отличает низкий коэффициент потерь при передаче энергии, а также большое расстояние, на котором возможна дистанционная зарядка.

«Наша система позволяет заряжаться сразу большому количеству устройств, бесконтактный способ зарядки не имеет, например, погодных ограничений, а дистанция, на которой возможна подзарядка, сопоставима с размерами зарядного контура», — объясняет Леонид Плеханов.

При этом КПД переброски с передатчика на приемник дрона составляет около 80% — очень высокий показатель.

«Наша платформа находит такие высокотехнологичные проекты, в основе монетизации которых лежит транзакционная модель. Идеальный проект должен быть патентоспособным, технологичным, инфраструктурным, а также уметь получить доход от транзакционной модели. Соответствие проекта GET этим критериям внушает нам уверенность в его перспективах», — заявил СЕО IP Fund, доктор экономических наук, профессор Артем Генкин.

Поставили на дронов

«GET работает в перспективной нише. Задача удалённой зарядки/энергоснабжения небольших устройств давно стоит на повестке дня, — согласен партнер венчурного фонда FPI, акционер компании SKYF Илья Родин. — Я не совсем верю в возможность зарядки различных устройств внутри здания, там, где в зону действия могут попадать люди. Думаю, такие применения потребуют долгого тестирования и серьёзных независимых исследований. Однако создание безлюдных зон зарядки для дронов выглядит более реалистичным».

Именно на разработке решения для логистической индустрии и предпочли сосредоточиться в GET — беспроводную передачу энергии они предлагают использовать для подзарядки беспилотников, с помощью которых товар доставляется заказчику.

«С помощью беспилотников можно решить огромное число бизнес-задач, например, радикально сократить цену доставки: вместо $10 вы будете платить $2 и получать заказ через 20 минут, а не 2 часа», — рассуждает Плеханов.

«Одним из первых дроны для доставки товаров начал использовать Amazon. Сегодня технология доставки таким способом также используется и в других компаниях, например, в некоторых китайских», — согласен операционный директор СДЭК Максим Толстобров.

GET предлагает оборудовать в городах сети зарядных станций (хот-спотов), которые будут передавать энергию дронам. Менее чем за минуту дрон получит достаточно энергии, чтобы преодолеть расстояние между зарядными башнями. Дальность полета автономного доставщика будет ограничена только числом хот-спотов. На Москву или Нью-Йорк потребуется от 30 до 50 зарядных станций, говорят в GET. Сама компания видит себя в роли технологического оператора инфраструктуры, который будет предоставлять сервис беспроводной зарядки всем заинтересованным компаниям.

Безусловно, решение не самое простое с точки зрения технической реализации. Как отмечает Илья Родин, по технической сложности это сравнимо с созданием сотовых сетей; к тому же повсеместное внедрение бизнес-процессов доставки с использованием дронов потребует длительного времени.

Впрочем, инновации далеко не всегда требуют долгих сроков внедрения. В GET рассчитывают, что система беспроводной передачи энергии сможет заработать в крупных городах мира уже через два года. При этом компания строит планы по созданию беспроводной сети электропитания для беспилотных самолетов, которые смогут дистанционно подзаряжаться во время полета. В перспективе технология также может быть использована для осуществления самых разных задач, включая наблюдение, картографирование, сельскохозяйственный мониторинг и даже спасательные операции.

Автор: Ольга Блинова

Как работает беспроводное электричество

Основная работа основана именно на магнетизме и электромагнетизме, как и в случае с радиовещанием. Беспроводная зарядка, также известна как индуктивная зарядка, основана на нескольких простых принципах работы, в частности технология требует наличия двух катушек. Передатчика и приемника, которые вместе генерируют переменное магнитное поле непостоянного тока. В свою очередь это поле вызывает напряжение в катушке приемника; это может быть использовано для питания мобильного устройства или зарядки аккумулятора.

Если направить электрический ток через провод, то вокруг кабеля создается круговое магнитное поле. Несмотря на то, что магнитное поле воздействует и на петлю, и на катушку сильнее всего оно проявляется именно на кабеле. Когда возьмете второй моток проволоки, на который не поступает электрический ток, проходящий через него, и место, в которое мы установим катушку в магнитном поле первой катушки, электрический ток от первой катушки будет передаваться через магнитное поле и через вторую катушку, создавая индуктивную связь.

Как пример возьмем электрическую зубную щетку. В ней зарядное устройство подключено к розетке, которая отправляет электрический ток на витой провод внутри зарядного устройства, создающего магнитное поле. Существует вторая катушка внутри зубной щетки, когда ток начинает поступать и на неё, благодаря образовавшемуся МП, начинается заряд щетки без её непосредственного подключения к сети питания 220 В.

Ток освобождённый

Люди стремятся к полной независимости от проводов — это один из главных технологических трендов современности. Сначала провода «отпали» у домашних телефонов, и, вздохнув с облегчением, мы перешли на радиотрубки; потом от этих пут освободились компьютерные клавиатура и мышка. Не так давно инженеры создали устройства, способные заряжать наши гаджеты по воздуху; однако эффективны они пока только на коротких дистанциях. В начале этого года команда учёных из Санкт-Петербурга (университет ИТМО) опубликовала статью в журнале Applied Physics Letters, где представила свою версию системы беспроводной передачи электричества. Эта разработка интересна тем, что может отправлять ток дальше, чем все остальные устройства.

У кого дальше?

В 2007 году в журнале Science был описан удивительный эксперимент, который провела группа физиков-исследователей из Массачусетского технологического института (МТИ) под руководством профессора Марина Солячича. Учёные расположили в 2,5 м друг от друга две катушки медного провода. Они были настроены на одинаковую резонансную частоту, то есть обладали одинаковой периодичностью внутренних колебаний.

Первая катушка получала энергию от источника с переменным электрическим током и сама становилась источником магнитного поля, которое пронизывало вторую катушку и создавало в ней ток. А он, в свою очередь, заставлял гореть 60-ваттную лампочку, установленную на второй катушке.
После этой публикации в средствах массовой информации вовсю заговорили о таком чуде науки и техники, как

беспроводная передача электричества,

однако преодолеть расстояние в 2,5 м по воздуху ток смог только в лабораторных условиях при помощи металлических катушек внушительного размера.
Когда же учёные из МТИ попытались миниатюризировать эту технологию, дальность передачи электричества составила всего 10 см. В 2015 году физики из питерского Университета ИТМО повторили эксперимент — с некоторыми модификациями — и в результате увеличили расстояние передачи тока по воздуху в три раза.
Учёные постоянно совершенствуют технологию и прогнозируют, что скоро создадут компактное зарядное устройство, действующее в пределах нескольких метров.

Чувственное поле

Безусловно, Солячич не первооткрыватель в этом деле. Его опыты в некотором роде повторение эксперимента известного физика Николы Тесла, который ещё в 1894 году смог зажечь фосфорную лампу накаливания посредством беспроводной резонансной взаимоиндукции.

— Тесла первым предложил идею, на которой основаны нынешние все трансформаторы: энергию можно передавать не дальним, а ближним полем — тем, что находится в небольшом радиусе от источника, — говорит Иван Иорш, кандидат физико-математических наук, доцент лаборатории метаматериалов Университета ИТМО, участник группы по созданию системы беспроводной передачи электричества. — Ближнее электромагнитное поле устроено так, что не покидает область вокруг объекта и может хранить в нём много запасённой энергии. К сожалению, электрическое поле быстро ослабевает с увеличением расстояния. Но Солячич как раз показал, что, если мы установим два маятника, способных запасать много энергии, поле может усилиться, потому что будет «чувствовать», что где-то там его ждёт второй резонатор.

— Если уже в XIX веке люди знали о возможности беспроводной передачи электроэнергии, то почему не разрабатывали соответствующие технологии? — робко интересуюсь я.

— Никола Тесла создавал инновации, к которым общество было не готово.

Многие его идеи получили развитие только сейчас и воспринимаются как новые, в том числе это относится к беспроводной передачи электроэнергии. Если бы общество сразу приняло его разработки, вы бы к нам не на транспорте добирались, а просто телепортировались, — шутит Иван.

— Нам понравилась идея учёных из МИТ, и мы стали думать, как усовершенствовать эту технологию с помощью наших метаматериалов — улучшить способ передачи, — вступает в разговор Полина Капитанова, кандидат технических наук, руководитель проекта. — Но работу с метаматериалами мы оставили напоследок, а вначале решили заменить медные катушки на диэлектрические резонаторы.

Ставка на керамику

Металлические катушки не очень эффективны: при приложении к ним электрического поля они сильно греются и отдают в пространство много тепла, а значит, попросту теряют электроэнергию, тогда как её нужно передавать… по воздуху. В поисках материала, который мог бы заменить в эксперименте медь, учёным помогли работы немецкого физика Густава Ми, ставившего опыты с диэлектриками — веществами, плохо проводящими электрический ток (их часто называют изоляторами). Описывая их свойства, Ми отметил, что в диэлектрических частицах могут возникать резонансы, способные запасать много энергии, а в диэлектрической частице сферической формы таких резонансов может быть бесконечное множество.

— Мы тут же стали перебирать диэлектрики, которые нас окружают: дерево, стекло… — рассказывает Полина. — Ещё стоит учитывать, что в наши задачи входило создание миниатюрных резонаторов. Ведь чтобы технология стала применимой в быту и востребованной, её нужно внедрять в мобильные устройства.

— И на чём же вы остановились?

— Прочитав статью Елизаветы Ненашевой, сотрудника НИИ «Гириконд», о керамических элементах для микроволновой техники, мы решили сделать ставку на керамику: резонаторы из этого материала почти не теряют электроэнергию, не боятся сильного нагрева и обладают большой ёмкостью.

— И правда, поэтому их используют в микрофонах, радиолокаторах, микроволновках…

— А также в космических кораблях и высокомощной военной электронике, — добавляет Иван. — Если понадобится бомбануть Тесла-пушкой, в ней должны быть мощные компоненты, иначе они не выдержат нагрузку и расплавятся.

Вдохновлённые метаматериалом

Без разделения труда эффективной работы не получится — физики из ИТМО помнят об этом правиле. Иван Иорш отвечает за теоретическую часть исследования, Полина Капитанова — за проведение эксперимента, а инженер Минчжао Сун, приехавший из Китая на стажировку, — за электродинамическое моделирование.
Я в лаборатории метаматериалов, наблюдаю за работой учёных.

Минчжао кладёт на стол два одинаковых серых керамических шарика по два сантиметра в диаметре

Каждый из них, словно чупа-чупс, закреплён на держателе и подсоединён проводами к своему аппарату. На моих глазах происходит чудо: подаётся напряжение, и светодиодная лампочка на втором держателе начинает светиться. Второй шарик с лампочкой получает энергию от первого без каких-либо проводов на расстоянии 10 см. Но чем больше физик отдаляет шарики друг от друга, тем тусклее светит лампочка. Минчжао достаёт кусок пенопласта и кладёт на него шарики. Сверху к пенопласту прилажено множество отрезков тонкой проволоки — все они одинаковой длины и закреплены параллельно друг другу на равном расстоянии. Инженер начинает двигать по пенопласту шарик с лампочкой, удаляя его от первого на 15 см, затем на 20, 25, 30… На 30 см лампочка продолжает гореть так же ярко, как и прежде.

Как это работает? Один аппарат, подсоединённый к керамическому шарику, — это векторный анализатор, который посылает электрический сигнал по проводу на второй аппарат — усилитель мощностью 1 Вт. Тот, соответственно, усиливает сигнал, и дальше ток поступает на держатель второго шарика — диэлектрического резонатора. Он заряжается и по воздуху посылает электричество на первый шарик. А дальше как в опыте американских учёных с катушками. С одной оговоркой: чтобы лампочка горела, на втором держателе установлена схема преобразования переменного тока в постоянный.

— Что это за кусок пенопласта? — спрашиваю я Полину, внимательно изучая конструкцию.

— Это и есть наш метаматериал — метаповерхность. По сути, очень простая вещь — пенопласт с тонкими металлическими проводами, расположенными в нужной геометрии. Эти отрезки проволочек — так называемые антенники. Помните антенны советских телевизоров? Чтобы канал транслировался без помех, нужно было крутить антенну, поднимать, опускать её, пока не поймаешь сигнал. Антеннки в метаматериале тоже нужно сделать заданной длины и расположить особым образом, чтобы точно направить сигнал, передаваемый от одного керамического шарика другому.

— И что, действительно такое простое устройство — кусок пенопласта с проводочками — усиливает эффективность эксперимента?

— В данном случае использование метаповерхности помогло увеличить радиус передачи электроэнергии с 10 см до 30. Причём неважно, сколько лампочек или телефонов вы пожелаете зарядить. Представьте, что этот метаматериал встроен в ваш рабочий стол, — Полина похлопывает по столешнице. — Вы кладёте на него и подзаряжаете разом и свой лэптоп, и планшет, и телефон друга, который зашёл в гости.

— Сложно изготовить такой метаматериал?

— Нет, любой студент-физик сделает его за полчаса. Нужно только нарезать проводки и упорядочить их в диэлектрической матрице.

Подзарядка для сердца

Лабораторная система беспроводной передачи электричества ИТМО пока выглядит весьма громоздко, однако разработчики уверяют, что в скором времени она станет миниатюрной, и дело это несложное.

— Анализатор и усилитель заменим компактной электроникой, чтобы разместить на печатной плате или в корпусе устройства, например мобильного телефона. Это можно сделать хоть сейчас, — поясняет Полина. — В свободной продаже уже есть мизерные генераторы, усилители и выпрямители сигналов. Источник электрического тока будет подключён к розетке, постоянный сигнал переведён в переменный; переменный сигнал усилится и пойдёт на резонатор излучателя, а тот пошлёт его на мобильное или другое устройство, чтобы его подзарядить.

Беспроводные зарядки для телефонов уже есть в некоторых аэропортах и ресторанах.

Правда, такой мобильный должен иметь встроенный зарядный модуль с медной спиральной катушкой или чехол с таким модулем. А сама беспроводная зарядка пока похожа на базу для домашнего радиотелефона, поэтому мобильный туда нужно именно ставить — вертикально, в гнездо, что создаёт некоторые неудобства.

— Керамические резонаторы позволяют обойти это ограничение, а метаматериал увеличивает дистанцию между приёмником и передатчиком. В идеале же беспроводная передача электричества должна уподобиться вай-фаю, — Полина встаёт со стула и достаёт смартфон из кармана джинсов. — Хочется, чтобы ты заходил в комнату и не думал, заряжается телефон или нет, а твёрдо знал, что заряжается.

— Вообще, у нас есть очень хорошая идея по усовершенствованию беспроводной передачи электричества. До завершения экспериментов и публикации результатов я не могу раскрывать подробности, но постараюсь передать суть, — интригует Полина. — Мы ищем материал, который ещё слабее, чем керамика, взаимодействует с электрическим полем. Это позволит спуститься на низкие частоты.
Пока наша система работает на частоте 2,4 ГГц, в то время как рабочая частота мобильных устройств значительно ниже. Зачем это нужно? Во-первых, есть стандартны безопасности. Тело человека при работе с электронными устройствами не должно нагреваться за час больше чем на два градуса, поэтому мы работаем с магнитным полем как менее вредным для организма. Во-вторых, на низких частотах работает вся дешёвая потребительская электроника. И нужно адаптировать под неё свои разработки, ведь мы хотим выйти на массовое производство и принести реальную пользу.

В Севастополе научились передавать энергию на расстоянии.

Как сообщили РИА «Новый День» в пресс-службе Севастопольского госуниверситета, на кафедре «Энергетические системы атомных станций» Института ядерной энергии и промышленности разработали уникальное оборудование, позволяющее передавать энергию без проводов.

Пока установка позволяет передавать около 3 кВт в час на расстояние до 20 сантиметров.

«Оборудование состоит из инвертора и нагрузочной установки в виде ламп накаливания. Инвертор (колонка) генерирует электромагнитную энергию с частотой порядка 100 килогерц, она попадает на катушку, которая потенциально может быть закреплена на земле или стене, а ответная катушка закреплена на автомобиле. Посредством электромагнитной связи этих катушек электроэнергия передается от передающей катушки к принимающей. Катушки не связаны проводами», – рассказал заведующий кафедрой «Энергетические системы атомных станций» Валерий Завьялов.

В ближайшее время планируется довести передаваемый объем энергии до 10-15 кВт/час.

Технологию предполагается использовать для беспилотного транспорта, а также для дистанционной зарядки электромобилей и технологического транспорта. Поэтому главная задача ученых – оптимизация параметров передачи электроэнергии.

Исходя из технических характеристик аккумулятора, нужно получить максимальную скорость его зарядки. При необходимости можно достичь времени заряда аккумуляторов, например, электромобиля до 30 минут.

«Мы провели исследования на предмет оптимизации параметров системы передающего контура и построили трехвитковую катушку. В конкретных условиях трех витков катушки достаточно, чтобы передавать заявленное количество энергии, – поясняет Завьялов. – Для того, чтобы передавать больше энергии, провод должны быть толще».

Еще одна задача – автоматическая подстройка частоты и автоматическое регулирование передаваемой мощности при разных внешних возмущающих воздействиях.

«Например, электромобиль не точно спозиционировался над катушкой, или между катушками появились какие-то металлические посторонние предметы, либо изменились параметры системы из-за температуры. Это все оказывает влияние. Нужно чтобы система регулировала сама себя», – говорят ученые.

Разработка севастопольских ученых уникальна для России. Сегодня проектированием бесконтактных зарядочных станций большой мощности для электромобилей занимается всего 3-4 лаборатории в мире, в России подобных лабораторий нет.

Единственный в мире заявленный опытный образец может передавать до 120 кВт/ч.

Севастополь, Олег Яковенко

Передача энергии без проводов

Поделитесь в соцсетях:

• Нажмите, чтобы поделиться на Twitter (Открывается в новом окне)
• Нажмите здесь, чтобы поделиться контентом на Facebook. (Открывается в новом окне)
• Нажмите, чтобы поделиться на LinkedIn (Открывается в новом окне)
• Нажмите, чтобы поделиться записями на Pocket (Открывается в новом окне)
• Нажмите, чтобы поделиться в Telegram (Открывается в новом окне)

Даже после того как беспроводное подключение к Интернету стало обыденностью, передача энергии по воздуху по-прежнему воспринимается многими как научная фантастика. Тем не менее в течение последних нескольких лет в этом направлении велись активные исследования, и сейчас первые коммерческие устройства, отучающие технику от еще одного типа проводов, доступны в продаже.

Настоящий бум этот сектор рынка пережил осенью 2009 г., когда компании одна за другой начали анонсировать устройства индуктивной зарядки. Первые образцы не были сертифицированы, поэтому поддерживали только четко ограниченный набор аппаратов. Однако теперь ситуация изменилась. В конце лета 2010 г. Wireless Power Consortium утвердил новый стандарт Qi 1.0 (читается как «чи»), который позволит осуществлять зарядку всех сертифицированных портативных продуктов. Его разработка заняла полтора года. Qi 1.0 сможет передавать до 5 Вт энергии на устройство. В настоящее время Wireless Power Consortium трудится над следующей версией Qi. Известно, что новая ревизия позволит передавать больше энергии и заряжать более «серьезную» технику, например нетбуки, ноутбуки, планшеты.

Принцип работы индуктивной зарядки

Основной принцип работы индуктивной зарядки весьма прост и основывается на электромагнитной индукции. В отличие от классических ЗУ их беспроводные аналоги вместо медного проводника используют дополнительный блок преобразования, аналогичный обычному трансформатору, что приводит к некоторому снижению эффективности. КПД этого блока, по данным разных производителей, колеблется от 50% до 90%. Wireless Power Consortium называет промежуточную цифру – 70%.

Попробуем перечислить все достоинства новой технологии.

• Удобство. Владелец телефона просто кладет аппарат на небольшую плоскую панель, не заботясь о подключении проводов и точном позиционировании устройства на передатчике.
• Универсальность. Пользователи сертифицированной техники смогут подзаряжать ее на любой модели Qi-совместимой зарядки.
• Экономность. Хотя общий КПД индуктивных зарядок и ниже, чем у традиционных, благодаря практически полному отсутствию энергопотребления при простое (0.0001 Вт) они вырываются вперед при длительной эксплуатации.

Индуктивное зарядное устройство рассчитано на возможность одновременного «подключения» нескольких аппаратов. В отличие от традиционных ЗУ для этого не понадобятся дополнительные розетки. Ну а с точки зрения эстетики отсутствие лишних проводов всегда было большим плюсом.

Доступные устройства

Energizer Qi – одна из первых моделей, соответствующая недавно принятому стандарту Qi 1.0. Это значит, что все мобильные устройства, поддерживающие данную спецификацию, можно будет вскоре заряжать с помощью ЗУ Energizer

В последние годы исследованиями беспроводной передачи энергии для использования в обычной технике занимались многие крупные компании. Достаточно назвать хотя бы Intel, Sony, Fujitsu, Energizer. И хотя некоторые разработки так и не вышли за пределы лабораторий, часть продуктов уже доступна на рынке. Низкая востребованность систем для беспроводной передачи энергии в Украине является следствием того, что до появления официального стандарта Qi они поддерживали не самые распространенные в нашей стране устройства: BlackBerry, iPhone, Nintendo Wii.

Массового выпуска универсальных индуктивных ЗУ, способных заряжать ноутбуки любого производителя, придется подождать еще пару лет. Однако Dell уже представила подобный аксессуар специально для модели Latitude Z

Одной из первых индуктивную зарядку представила компания Powermat. Ее модели поддерживают iPhone, iPod, BlackBerry, а с недавних пор и Droid X. Столь ограниченный перечень обусловлен тем, что изначально ни один телефон не имеет приемника для получения энергии. Он инсталлируется в смартфон позднее вместе с новой батареей и, естественно, специальные версии аккумуляторов доступны только для самых популярных моделей. Обычно батарея с ресивером немного больше предшественницы, но в общем за счет продуманного дизайна в аппарате практически не выделяется.

Компания GEAR4 использует несколько иной подход. Вместо батареи в комплектацию ее ЗУ включен специальный корпус для iPhone, который должен быть на телефоне в момент подзарядки. Прорезиненную накладку необязательно снимать после того, как аккумулятор полностью заряжен, поскольку она может выполнять обычные защитные функции.

Еще одно устройство Energizer, но на этот раз узкоспециализиро-ванное. Предназначено исключи-тельно для зарядки Nintendo Wiimote. Интересно, что оно находится в продаже уже полтора года и позволяет заряжать контроллеры, даже не снимая с них силиконовых накладок

Самое новое ЗУ Energizer Qi уже прошло сертификацию в соответствии со стандартом Qi 1.0 и может подпитывать одновременно до трех аппаратов. При этом на корпусе передатчика размещен дополнительный USB-порт, что позволяет добавить еще один.

Беспроводные системы передачи энергии существуют не только для смартфонов. Еще полтора года назад Energizer приступила к выпуску Wiimote Induction Charging System для беспроводных контроллеров для Nintendo Wii. В отличие от аналогов других производителей в данном случае даже не надо снимать силиконовые накладки с Wiimote. Стоимость перечисленных ЗУ в комплекте с батареей обычно колеблется от $50 до $150.

Несмотря на то что стандарт Qi 1.0 не предусматривает возможности передачи энергии, достаточной для подпитки крупных устройств, некоторые производители разработали соб-ственные системы для подзарядки ноутбуков. Около года назад Dell представила 16-дюймовую модель Latitu-de Z с толщиной корпуса чуть более 1,25 см и массой около 2 кг, которая умеет заряжаться без проводов, находясь на специальной подставке. Стартовая цена лэптопа составляла $3645, а сейчас в зависимости от комплектации находится в районе $2000.

Ближайшее будущее

Очевидно, что в ближайшее время все усилия исследователей сконцентрируются на решении следующих задач: повышении КПД устройств, увеличении количества передаваемой энергии и расстояния. Также стоит ожидать, что новые модели индуктивных зарядок будут практически универсальны и смогут заряжать мыши, портативные консоли, телефоны, камеры, GPS и пр. Вероятно, в скором времени все портативные гаджеты и мобильники станут по умолчанию оснащаться Qi-совместимыми ресиверами, чтобы их не пришлось докупать вместе с новой батареей.

Прошедшей осенью Fujitsu объявила о том, что в 2012 г. отправит в массовое производство следующее поколение индуктивных ЗУ, которые могут заряжать мобильные устройства в 150 раз быстрее, чем первые лабораторные образцы. При этом эффективность передачи энергии в таких моделях будет составлять как минимум 85%.

В целом, учитывая, что еще год назад Sony представила рабочий прототип системы, передающей 60 Вт энергии, а WiTriCity заявляла о наличии устройств, способных передавать энергию на 2 метра, не исключено, что подобные технологии станут привычными уже через несколько лет.

Можно заглянуть в будущее и чуть дальше – уже сейчас Nissan демонстрирует прототип ЗУ для электромобилей, способный заряжать небольшие электрокары всего за 3 часа. При этом инженеры утверждают, что эффективность подобной системы такая же или даже выше, чем у обычной проводной подзарядки машин.

Свежее

«Хаябуса-2» сбросила капсулу с грунтом астероида Рюгу

Астрономы показали самое четкое изображение солнечного пятна

Принтер научили наносить лаки с произвольным блеском

Самая старая дикая птица в мире в очередной раз отложила яйцо

Озон уменьшил летучесть следов курения марихуаны

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Перспективы

Рынки, которые будут доступны с помощью передачи электроэнергии без проводов окажут глубокое влияние на глобальную деловую активность и конкурентоспособность отрасли. Ниже приведены примеры будущих коммерческих возможностей передачи энергии без проводов:

1. Электромобили с питанием от проезжей части для зарядки электрических батарей с помощью передачи энергии без проводов от микроволновых генераторов, встроенных в проезжую часть, когда транспортное средство движется со скоростью по шоссе,что исключает остановки для обмена или перезарядки батарей, значительно расширяя диапазон движения.
2. Высотные, долговечные самолеты, поддерживаемые в нужном месте в течение недель или месяцев на расстоянии 20 км для связи и наблюдения вместо спутников, при значительно сниженных затратах.
3. Спутники ретрансляции мощности для доступа к удаленным источникам энергии путем отсоединения первичной выработки электроэнергии от наземных линий электропередачи. Мощность передается с удаленных объектов на геосинхронную орбиту и затем отражается на приемник на Земле в нужном месте.
4. Спутники солнечной энергии на околоземной или геосинхронной орбите или на Луне для обеспечения потребностей в земной энергии в глобальном масштабе.