나는 오늘 ( 오트밀을 통해) Nikola Tesla에 대해 읽고 있었고 , 무선으로 전기를 전송하려는 Wardenclyffe Tower에 대해 읽었습니다. 질문의 순진함을 용서하십시오. 그러나 무선으로 전류를 전송할 수있는 기술이 100 년 전에 발명 된 경우, 오늘날 일상 생활에서 무선 전기를 사용하지 않는 이유는 무엇입니까? 다시 말해, 무선 전기와 같은 것이있는 경우 전기 장치 (휴대 전화 / 컴퓨터 등)를 물리적으로 연결해야하는 이유는 무엇입니까? 그것의 효율성 / 비용 문제라면, 일부 부유 한 사람들은 추가 편의를 위해 낭비를 고려하여 여분의 비용을 지불하지 않아도 될 것이라고 상상할 것입니다.

평신도의 용어로 설명하십시오 (단순한 대답이면 충분합니다).

나는 매일 무선 전기를 사용합니다.

내 칫솔에서 :

그리고 내 휴대 전화에서 :

내 장치에 사용 된 방법을 유도 충전 이라고 합니다. 이 질문에 대한 대답에서 그것에 대해 조금 더 이야기합니다 . 이것은 현재 에너지를 무선으로 전송하는 가장 일반적이고 가장 실용적인 형태입니다. 그러나 많은 의견에서 언급했듯이, 이것은 근거리 전파로 간주됩니다. 그리고 몇 밀리미터의 유효 범위만으로도 매우 가까이 있습니다.

에너지 전달 및 효율의 양 인덕터 코일의 각각에 커패시터를 추가하여 상기에서 높은 Q 팩터를 가지고 생성 된 RLC 네트워크를 튜닝 (여전히 근접장 간주되지만)에 전송이 상당히 증가 될 수있다 동일한 (공진) 주파수. MIT의 한 팀은 유도 공명 을 무선 전력 전송 시스템 으로 사용하는 방법을 연구했습니다 .

이후 연구원들은 이 기술을 더욱 발전시키기 위해 WiTricity 라는 회사를 설립했습니다 . 그들은 여전히 ​​상업용 시장에 제품을 가져 오지 않았지만 인상적인 시연을했습니다 .

WiTricity라는 용어는 2007 년 Marin Soljačić가 이끄는 MIT에서 진행된 프로젝트에 사용되었습니다. MIT 연구원들은 60cm (24 인치) ) 직경은 약 45 % 효율로 2m (7ft) 떨어져있었습니다. 코일은 9.9MHz (≈ 파장 30m)에서 함께 공진하도록 설계되었으며 동일한 축을 따라 정렬되었습니다. 하나는 전원에 유도 적으로 연결되고 다른 하나는 전구에 연결되었습니다. 목재 패널을 사용하여 직 시선이 차단 된 경우에도 설치로 전구의 전원이 켜졌습니다. 연구원들은 3 피트 거리에서 약 90 % 효율로 60 와트 전구에 전력을 공급할 수있었습니다. 이 연구 프로젝트는 WiTricity라고하는 개인 회사로 분리되었습니다.

송신기와 수신기 사이의 거리는 얼마나 안정적으로 에너지를 전달할 수 있는지 결정하는 데 중요한 요소입니다. 이 논문 에서 볼 수 있듯이 MIT 프로젝트를 기반으로 코일 사이의 거리에 대한 전압의 붕괴는 지수 적입니다.

그러나 훨씬 더 먼 거리에있는 마이크로파 및 레이저와 같은 다른 많은 방법 이 있습니다. 그러나 이러한 방법은 매우 지향적이므로 전방 향적 인 Tesla의 Wardenclyffe Tower보다 훨씬 작은 영역에 적용 할 수 있습니다. 이러한 방법 중 하나를 구현할 때 고려해야 할 다른 요소도 많이 있습니다.

마이크로파:

전파를 통한 전력 전송은보다 지향성으로 만들어 질 수 있으며, 일반적으로 마이크로파 범위에서 단파장의 전자기 방사선으로 더 먼 거리의 파워 빔을 허용합니다. 전자파 에너지를 다시 전기로 변환하기 위해 렉 테나 (rectenna)가 사용될 수있다. 95 %를 초과하는 렉 테나 변환 효율이 실현되었다. 궤도를 도는 태양 에너지 위성에서 지구로의 에너지 전달을 위해 마이크로파를 이용한 파워 빔이 제안되었고 우주선을 떠나는 우주선으로의 파워 빔이 고려되었다.
...
대지 응용 분야의 경우 직경 10km의 넓은 수신 어레이를 통해 사람의 전자기 노출 안전을 위해 제안 된 저전력 밀도에서 작동하면서 큰 총 전력 수준을 사용할 수 있습니다. 직경 10km의 영역에 분포 된 1mW / cm2의 인간 안전 전력 밀도는 총 750 메가 와트에 해당합니다. 이것은 많은 현대 발전소에서 발견되는 전력 수준입니다.
...
마이크로파를 사용한 무선 고전력 전송은 잘 입증되었습니다. 수십 킬로와트의 실험은 1975 년 캘리포니아의 Goldstone에서, 그리고 최근에는 Reunion Island의 Grand Bassin에서 수행되었습니다 (1997). 이러한 방법은 킬로미터 정도의 거리를 달성합니다.

원자 램프

다른 무선 방법과 비교하여 레이저 기반 에너지 전송의 장점은 다음과 같습니다.

1. 시준 된 단색 파면 전파는 넓은 범위의 에너지 전송을위한 좁은 빔 단면적을 허용합니다.
2. 소형 크기의 고체 레이저-태양 광 반도체 다이오드는 소형 제품에 적합합니다.
3. Wi-Fi 및 휴대폰과 같은 기존 무선 통신에 무선 주파수 간섭이 없습니다.
4. 액세스 제어; 레이저로 조명 된 수신기 만 전원을받습니다.

단점은 다음과 같습니다.

1. 레이저 방사는 위험합니다. 낮은 전력 수준에서도 사람과 동물을 맹목적으로 볼 수 있으며 높은 전력 수준에서는 국소 스폿 가열을 통해 죽일 수 있습니다
2. 레이저와 같이 빛으로 변환하는 것은 비효율적입니다
3. 전기로 다시 변환하는 것은 비효율적이며, 광전지는 40 % ~ 50 %의 효율을 달성합니다. (변환 효율은 태양 광 패널의 일사량보다 단색광의 경우 다소 높습니다).
4. 대기, 흡수, 구름, 안개, 비 등에 의한 흡수 및 산란은 손실을 유발하며, 이는 100 % 손실만큼 높을 수 있음
5. 마이크로파 빔과 마찬가지로이 방법은 대상과의 직접적인 가시선이 필요합니다.

그리고 물론 테슬라가 사용하는 "지반과 공기의 방해 전하"방법이 있습니다. 테슬라 시스템이 진행되는 한 자금이 부족하고 주식 시장이 추락 했기 때문에 시스템이 종료되었습니다 . 그 이후로 시도되지 않은 이유는 주로 그러한 시스템을 엄격하게 측정 할 수 없기 때문입니다. 따라서 전력 회사는 사용량 당 요금을 청구하지 못하고 많은 돈을 벌 수 없었습니다. 기술로 수익을 창출 할 방법이 없다면 연구 개발에 투자 할 필요가 없습니다. 어쨌든 그것은 (음모) 이론입니다. 이 방법이 실현 불가능하거나 완전히 작동하지 않는 다른 많은 이유 가 있지만 .

효율성과 관련하여 결정적인 숫자를 가진 기사를 찾을 수 없습니다. 그러나 효율성이이 기술을 더 널리 보급하지 못하는 주된 이유라고 생각합니다. 그러나 그것이 존재하고 나와 같은 사람들 (읽지 않은 부자가 아닌)은 그것에 접근 할 수 있으며 꽤 잘 작동합니다.

편집하다:

내 휴대 전화의 qi 충전기 제조업체 인 Wireless Power Consortium에서 사례 연구를 찾았습니다 (강조 표시).

이 섹션에서는 5 년 동안의 총 전력 소비량을 비교합니다.

사례 연구 :

무선 충전기 N sys-wireless 의 평균 시스템 효율 = 0.50 (50 %)

유선 전원 어댑터 의 평균 시스템 효율 N sys-wired = 0.72 (72 %) 평균 충전 전력이 2W라고 가정하십시오.

따라서 시스템의 유선 부분의 효율은 72 %이고 무선 부분의 효율은 50 %입니다. 코일이 몇 밀리미터 떨어져있는 유도 성 방법을 사용하고 있습니다. 2 미터에 걸쳐 40 %의 효율을 나타내는 Joel의 WiTricity와 비교해보십시오.

구리선 길이와 비교하여 무선 시스템의 추가 회로 및 구성 요소와 관련된 추가 비용을 고려하면 왜 장거리 무선 에너지 전송이 여전히 대량 시장에서 비실용적 인 것으로 간주되는지 알 수 있습니다.

구형으로 (모든 방향으로 동일) 전력을 방출하면 다른 쪽 끝에서 수신 된 전력은 수신기가 차지하는 구의 백분율에 비례합니다. 멀어 질수록 동일한 크기의 안테나에서 캡처하는 에너지는 1 / r ^ 2에 비례합니다. 나머지 에너지는 빈 공간으로 낭비됩니다. 물론 이것은 지나치게 단순화 된 모델입니다. 수신기가 어디에서 송신기를 지향하는지 알고 있다면 공명 등을 사용하지만 아이디어를 얻습니다. 무선 에너지는 100 % 효율로 마술처럼 수신기로가는 길을 찾지 않습니다. 게다가 100 % 비효율적 인 전력 변환 회로가 있습니다.

칫솔이나 전화 도크와 같이 송수신 거리가 밀리미터이고 전력 수준이 낮 으면 효율성을 견딜 수 있으며 손실 된 전력은 많은 비용이 들지 않습니다. 칫솔은 1 년에 한 번만 충전하면 충전이 유지되므로 욕실 환경에서 제품을 방수 처리하는 데 추가 에너지 비용을 절약하는 것이 좋습니다. 전기 자동차 아래의지면 간격으로 수천 와트를 전송하는 패드는 플러그를 꽂는 것과 비교하여 한 달에 수십 달러의 에너지 비용을 낭비 할 것입니다. 단순히 작동하지 않습니다.

무선 또는 주변 전력이 저전력 마이크로 컨트롤러와 같은 소형 임베디드 장치에 널리 사용되는 것을 아직 알 수 있습니다. 마이크로 컨트롤러 전력 소비가 충분히 낮아지면 작은 태양 광 패널, RFID 배지와 같은 전선 코일, 압전 장치 등에서 지속적으로 작동 할 수 있습니다. WiFi 신호, 열, 기계적 움직임 또는 오늘날 사용되지 않는 다른 방법으로 에너지를 수확 할 수 있습니다. 전력 수준이 너무 낮아 유용하지 않습니다. 예를 들어, Bluetooth LE를 통해 수집 된 데이터를 전송하는 것은 단순히 마이크로 컨트롤러를 실행하는 것보다 훨씬 많은 에너지를 소비하므로 전송 버스트는 짧고 드물게 발생해야하며, 일부 에너지 저장 장치 (커패시터)는 느리게 채워집니다. 이것은 마이크로 와트 또는 나노 와트의 영역이므로 걸어 다니면서 휴대폰을 지속적으로 충전하는 것을 잊지 마십시오.

테슬라가 시도한 것처럼 전력을 분배하지 않는 이유는 작동하지 않기 때문입니다. 기본적으로 바보 같은 생각입니다.

1. 고정 볼륨에서 사용 가능한 전력은 송신기와의 거리 큐브에 따라 감소합니다. 예를 들어 송신기에서 10m 인 입방 미터에서 100kW를 추출 할 수 있다고 가정합니다. 100 미터에서 100W가됩니다. 200 미터에서 12.5 와트는 빛을 공급하기에 충분하지 않습니다.

2. 개인 사용을 측정 할 수있는 방법이 없으므로 사람들은 어떻게 요금을 청구합니까? 탑을 세워서 돈을 지불한다고 기대할 수는 없습니다. 나는 결코 어떤 힘도 사용하지 않았다고 주장 할 수 있으며, 그렇지 않으면 당신은 증명할 수 없습니다.

3. 우리는 강력한 전기장에 대한 장기 노출의 건강 영향이 무엇인지 실제로 알지 못합니다. 생각 해봐 만약 전구가이 분야의 힘을 차단하여 스스로 빛을 발산해야한다면, 당신의 몸은 정확히 어떤 힘을 차단하지 않아야 하는가?

4. 올바른 전기적 특성을 갖는 일반적인 물체가 전력을 차단하고 가열하는 것을 어떻게 방지합니까? 좋은 절연체가 아닌 재료를 사용할 때는 매우주의해야합니다. 주위의 모든 E 필드에서 전력이 걸리지 않도록 크기, 방향 및 임피던스를주의해서 고려해야합니다. 당연한 것으로 생각되는 모든 금속 물체를 생각하십시오. 소다의 알루미늄 캔조차도 문제가 될 수 있습니다.

5. 작동하더라도 끔찍하게 비효율적입니다. 위의 # 4와 같이 많은 일반 객체가 있습니다. 이 물체가이 힘을 가로 챌 때 어떤 일이 발생하는지는 물론 생산자 측의 막대한 힘 낭비를 생각하십시오. 모든 젖은 나무 가지, 땅 및 모든 종류의 것들이이 E 필드에서 힘을 얻습니다.

내가 말했듯이, 그것은 자신의 방정식 중 일부가 그에게 말했듯이 Tesla도 그것을 시도했을 때 바보 같은 생각이었습니다.

조언:

내가 이것을 올바르게 이해하는지 봅시다. 시스템에서 방사 또는 전자기파가 발생하면 에너지가 낭비됩니까?

테슬라 :

물론 낭비되었습니다. 내 회로에서 전자기파, 원하는 경우 전자기파의 90 %, 지구를 통과하는 전류 에너지의 10 %를 얻을 수 있습니다. 또는, 과정을 역전시키고 전자기파에서 10 %의 에너지와 지구를 통과하는 전류의 90 %를 얻을 수 있습니다.

칼과 같이 발명했습니다. 나이프는 날카로운 모서리로자를 수 있습니다. 나는 내 발명을 적용하는 사람에게 날카로운 가장자리로 잘라야한다고 말합니다. 나는 당신이 무딘 가장자리로 버터를자를 수 있다는 것을 완벽하게 잘 알고 있지만, 내 칼은 이것을 위해 고안되지 않았습니다. 전류가 지구의 가장 먼 거리를 여행 할 수있는 동안 지구 주위에 몇 개의 아크가있을 때 전자기파가 손실되므로 안테나가 전자기파에서 90 %, 전류 파에서 10 %를 방출하지 않아야합니다. 회복된다.

그런데이보기는 이제 확인되었습니다. 예를 들어, 소머 펠트의 수학적 논문 ([*])은 나의 이론이 올 바르고, 현상에 대한 나의 설명이 옳았으며, 직업이 완전히 잘못 인도되었다는 것을 보여 준다. 이것이 고주파 전류에서 내 추종자들이 실수를 한 이유입니다. 그들은 전자기파를 90 %, 나머지는 현재 에너지를 생성 할 것이라는 생각으로 20 만주기의 고주파 발전기를 만들고 싶었다. 나는 낮은 교대 만 사용했고, 현재 에너지에서 90 %, 전자기파에서 10 % 만 생산했는데, 이것이 낭비되는 결과입니다. . . .

아시다시피, 내가 고안 한 장치는 안테나 회로에서 전위와 전류의 엄청난 차이를 만들어 낼 수있는 장치였습니다. 이러한 전류는 전도 전류로 전송하든 전자파로 전송하든 관계없이 충족되어야합니다. 높은 전위 전류를 원하고 많은 양의 진동 에너지를 원합니다. 하지만이 진동 에너지를 졸업 할 수 있습니다. 파장의 적절한 디자인과 선택에 의해 전자기파에서 5 %, 지구를 통과하는 전류에서 95 %가되도록 배열 할 수 있습니다. 그게 내가하는 일입니다. 또는이 라디오 맨으로서 전자기파 에너지는 95 %, 전류 에너지는 5 % 만 얻을 수 있습니다. . . . 장치는 하나 또는 다른 방법에 적합하다. 시스템에서 방사선을 생성하지 않습니다. 전자파를 억제하고 있습니다. . . . 내 시스템에서는 방사선이 있고 에너지가 방출된다는 생각에서 벗어나야합니다. 방사되지 않습니다. 보존됩니다. . . .

테슬라는 바보가 아니었다!

:)

나는 시스템이 우리에게 미칠 물리적 영향에 대한 두려움 때문에 그가 멈추었 던 곳을 읽었다. 결국, 나는 그것이 작동 할 것이라고 말했다면 그것이 효과가있을 것이라고 생각합니다. 우리가 오늘날 전기를 사용할 때 전기를 발명 한 사람과 라디오와 엑스레이를 사용해야합니다. . 그가 아직도 주변에 있지 않아서, 그가 오늘 발전한 진보!