Ασύρματη φόρτιση εν κινήσει;

Φανταστείτε ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο να ταξιδεύει στον αυτοκινητόδρομο και να μπορεί να επαναφορτίζει τη μπαταρία του εν κινήσει. Αυτό το άπιαστο προς το παρόν όνειρο έρχεται ένα βήμα πιο κοντά χάρη σε μια ομάδα ερευνητών από τις ΗΠΑ. Οι επιστήμονες κατόρθωσαν να διοχετεύσουν ασύρματα ηλεκτρικό ρεύμα φορτίζοντας και διατηρώντας αναμμένο έναν λαμπτήρα LED ενώ αυτός μετακινούνταν στον χώρο. Αν και προς το παρόν περιορίζεται σε μικρές ενέργειες και αποστάσεις, η τεχνολογία θα μπορούσε στο μέλλον να χρησιμοποιηθεί για τη φόρτιση ηλεκτροκίνητων οχημάτων και προσωπικών ηλεκτρονικών συσκευών.

Ώθηση από την Κβαντομηχανική

Η ασύρματη μετάδοση ενέργειας είχε απασχολήσει πριν από έναν αιώνα τον Νίκολα Τέσλα, ο οποίος είχε κάνει και τις πρώτες σχετικές απόπειρες. Στη συνέχεια το ενδιαφέρον είχε υποχωρήσει αλλά τις τελευταίες δεκαετίες ανανεώθηκε καθώς η ζωή μας άρχισε να μπαίνει σε όλο και μεγαλύτερη κίνηση και οι επαναφορτιζόμενες συσκευές που χρησιμοποιούμε ολοένα και πληθαίνουν. Τα πράγματα άρχισαν να κινούνται, αλλά όχι θεαματικά. Η πρόοδος που σημειώθηκε επέτρεψε την παροχή ενέργειας σε ιατρικά εμφυτεύματα και την ασύρματη φόρτιση σταθμευμένων ηλεκτρικών αυτοκινήτων. Ωστόσο μέχρι τώρα κανείς δεν είχε κατορθώσει να δημιουργήσει ένα σύστημα το οποίο να μπορεί να διατηρεί ικανοποιητική απόδοση στη μεταφορά ενέργειας όταν οι συνθήκες – όπως η απόσταση ανάμεσα στην πηγή και την ασύρματα φορτιζόμενη συσκευή – μεταβάλλονται.

Η νέα μελέτη, η οποία δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «Nature», επιτυγχάνει ακριβώς αυτό. Βασιζόμενοι σε μια τεχνολογία που ανέπτυξαν το 2007 επιστήμονες του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (ΜΙΤ) για την ασύρματη μεταφορά ηλεκτρικού ρεύματος από μικρή απόσταση σε ένα στάσιμο αντικείμενο, οι ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ ανέπτυξαν ένα σύστημα ασύρματης μεταφοράς ενέργειας σε μεταβαλλόμενες αποστάσεις. Χρησιμοποιώντας την αρχή της συμμετρίας ισοτιμίας-χρόνου (μια έννοια της Κβαντομηχανικής) δημιούργησαν ηλεκτρικό κυκλωματικό σχηματισμό και πέτυχαν απόδοση μεταφοράς ενέργειας η οποία παραμένει σταθερή σε μεταβαλλόμενες αποστάσεις περίπου ενός μέτρου.

Κινούμενη λάμπα φέγγει σταθερά

Σε επίδειξη που έκαναν οι ερευνητές στο εργαστήριό τους με έναν λαμπτήρα LED, αυτός έμενε αναμμένος με σταθερή φωτεινότητα καθώς απομακρυνόταν από την πηγή έως και σχεδόν ένα μέτρο. Βεβαίως το φορτίο στο συγκεκριμένο πείραμα είναι πολύ μικρό – μόλις 1 milliwatt τη στιγμή που ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο, για παράδειγμα, χρειάζεται ενέργεια δεκάδων kilowatt για να λειτουργήσει. Οι επιστήμονες του Στάνφορντ δεν σταματούν όμως εδώ. Εξετάζουν τρόπους ώστε να αυξήσουν σημαντικά τόσο την ποσότητα του ηλεκτρικού ρεύματος που μπορεί να μεταφερθεί όσο και την απόσταση στην οποία μπορεί να γίνει η μεταφορά. Και ευελπιστούν ότι στο μέλλον η τεχνολογία τους θα βρει πολλές πρακτικές εφαρμογές.

«Πέραν του ότι θα προωθήσει την ασύρματη φόρτιση οχημάτων και προσωπικών συσκευών όπως τα κινητά τηλέφωνα, η νέα τεχνολογία μας μπορεί να απελευθερώσει τα βιομηχανικά ρομπότ, τα οποία επίσης βρίσκονται σε διαρκή κίνηση» δήλωσε σε δελτίο Τύπου ο Σανχούι Φαν, καθηγητής ηλεκτρολογίας μηχανολογίας στο Στάνφορντ και κύριος συγγραφέας της μελέτης. «Πρέπει ακόμη να αυξήσουμε σημαντικά την ποσότητα ηλεκτρικού ρεύματος που μεταφέρεται ώστε να φορτίσουμε ηλεκτρικά αυτοκίνητα, αλλά ίσως να μη χρειαστεί να μεγαλώσουμε την απόσταση πολύ περισσότερο».

Λαλίνα Φαφούτη

Βήμα Science