Sbohem, dráty

Každá domácnost je dnes plná nejrůznějších kabelů a nabíječek, které slouží jen jednomu přístroji a nelze je zaměnit. Je možné se bez nich obejít? Může být energie do přístrojů dodávána bezdrátově?

O přenosu energie vzduchem a tedy bez kabelů se diskutuje už od okamžiku, kdy lidstvo začalo ve velkém používat elektřinu. Na počátku dvacátého století navrhl Nikola Tesla, aby energii do domácností nedodávaly dráty, ale velké cívky pracující s odrazem od troposféry. K tomu chtěl Tesla vystavět na newyorském Long Islandu vysokou telekomunikační věž jménem Wardenclyffe Tower. Teslovi společníci údajně z projektu rychle odstoupili poté, co si uvědomili, že při bezdrátovém přenosu energie nebude možné zajistit, aby všichni lidé za elektřinu platili.

K čemu se hodí

Myšlenka bezdrátového přenosu energie opět ožila v šedesátých letech minulého století, kdy malý pokusný vrtulník byl poháněn mikrovlnným zářením ze země. Objevily se názory, že obdobným způsobem, za využití laserů, bude možné pohánět kosmické lodě. Kdyby bezdrátový přenos energie zvládaly satelity, mohly by využít i sluneční záření, které by přesměrovaly a namířily na povrch Země k dalšímu využití. Otázkou by byla bezpečnost takového zařízení.

Vše zatím nasvědčuje tomu, že přenosové soustavy a dráty s vysokým napětím z krajiny hned tak nezmizí. Bezdrátový přenos energie by však mohl najít využití v domácnostech, které již běžně využívají ke komunikaci systémy bluetooth a wi-fi.

Tři metody přenosu

Postupně se prosadily tři základní způsoby bezdrátového přenosu energie. Prvním z nich jsou klasické rádiové vlny, kterými se experimentálně podařilo přenést mikrowatty či miliwatty energie na vzdálenost nejméně patnácti metrů. Druhou možností, určenou pro zařízení s větší spotřebou energie, je vytvoření jediného infračerveného laserového paprsku, který bude namířen na fotovoltaický článek, jehož úkolem je přeměnit paprsek zpět na elektřinu. Účinnost takového přenosu se pohybuje mezi patnácti a třiceti procenty. Nevýhodou je nutnost mít pro každý spotřebič zvláštní paprsek a přesně jej mířit.

Třetím způsobem bezdrátového přenosu energie je magnetická indukce. Využívá se tu magnetické pole vytvářené cívkou, které způsobí vznik elektřiny v druhé cívce umístěné poblíž. Stejně se dnes napájejí třeba elektrické zubní kartáčky nebo některé druhy akumulátorů. Účinnost takové metody je omezena blízkou vzdáleností obou cívek. Stačí je od sebe nepatrně vzdálit a indukce vezme za své.

Co dokáže rezonance

Tento nedostatek je možné překonat pomocí rezonance. Rezonují-li dva předměty při stejné frekvenci, přenos energie se výrazně zlepšuje a prodlužuje se i vzdálenost, na níž se energie přenáší. V roce 2007 se vědcům z Massachusettského technického institutu podařilo pomocí rezonance přenést dva watty na vzdálenost dvou metrů se čtyřicetiprocentní účinností. Loni se podařilo zapojit dvě čtvercové cívky o velikosti třiceti centimetrů, z nichž jedna fungovala jako vysílač a druhá jako přijímač. Výsledkem bylo napájení padesátiwattového televizoru na vzdálenost padesáti centimetrů se sedmdesátiprocentní účinností. Magnetické pole zesílené rezonancí není zamířeno do jednoho bodu a může procházet překážkami, které dělí vysílač od přijímače. Hodí se proto i pro napájení řady mobilních zařízení, například notebooků, kapesních počítačů i mobilů.

Skryté nástrahy

Jaké jsou hlavní nevýhody bezdrátového přenosu energie? V případě laseru by byl pro člověka nebezpečný jakýkoli kontakt s paprskem. Řešením je vybavit přijímač malou žárovkou a vysílač kamerou, která se na tuto žárovku zaměří. Pokud se mezi obě zařízení dostane člověk a přijímač s vysílačem se navzájem ztratí z dohledu, paprsek se během milisekundy vypne.

Otázkou je vliv rádiových vln a magnetického pole na lidské zdraví. Člověk nesmí být vystaven jejich působení nad určitou míru stanovenou Mezinárodní komisí pro neionizující záření (ICNIRP), ale ani nižší expozice nemusí být bez rizika. Někteří biofyzikové se domnívají, že elektromagnetické pole může poškodit tkáně, dosud však pro toto tvrzení nenašli přesvědčivé důkazy. Pokud bezdrátové přenosy energie vyhoví požadavkům ICNIRP, nebudou škodit zdraví více než současné mobilní telefony.

Posledním problémem je účinnost a ohled na životní prostředí. Ztráty při bezdrátovém přenosu energie mohou dosahovat 40 až 90 procent. I u jediné domácnosti by tak šlo o velké množství energie, která přijde nazmar. Otázkou je, zda se tento nedostatek podaří odstranit.     


Zdroj: 100+1  

 

Autor článku Sbohem, dráty: převzatý článek 03.12.2010