Οι επιστήμονες έχουν κάνει ένα ακόμη βήμα για να επαναφορτίσουν ασύρματα ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο κατά την οδήγηση κατά μήκος της εθνικής οδού. Η τεχνολογία γρήγορης μεταφοράς ενέργειας σε μη επανδρωμένο όχημα στο εγγύς μέλλον μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την «ανεφοδιασμό» ορισμένων αυτόνομων οχημάτων.
Σε ασύρματους φορτιστές, ένα εναλλασσόμενο ηλεκτρικό πεδίο παράγει ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο, το διάνυσμα έντασης (δύναμης) του οποίου ταλαντεύεται με μια συγκεκριμένη συχνότητα. Η συσκευή φόρτισης είναι εφοδιασμένη με ένα πηνίο - έναν αγωγό ηλεκτρικής ενέργειας που περιστρέφεται σε σπείρα. Εάν φέρετε το πηνίο του δέκτη κοντά στο φορτιστή και συντονιστεί,προκαλεί εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο της ίδιας συχνότητας με εκείνο του φορτιστή. Ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο στο πηνίο δημιουργεί συνθήκες για το ηλεκτρικό ρεύμα να διατρέχει τους αγωγούς του δέκτη. Κέρδος!
Η αρχή της ασύρματης φόρτισης έχει εφαρμοστεί με επιτυχία σε smartphone. Αρκεί να τοποθετήσετε τη συσκευή στο σταθμό, περιμένετε λίγο και μπορείτε να ανοίξετε ξανά τις αγαπημένες σας εφαρμογές. Το πρόβλημα με τα καλώδια έχει λυθεί, αλλά δεν μπορείτε να χρησιμοποιήσετε πλήρως το smartphone ενώ "τρέφεται" από δυνάμεις στο σταθμό φόρτισης. Πώς ένα ηλεκτρικό όχημα γεμίζει μπαταρίες με ενέργεια κατά την οδήγηση ;
Η παραμικρή αλλαγή στην απόσταση μεταξύ του ηλεκτρικού οχήματος και της εθνικής οδού οδηγεί σε άλμα στη συχνότητα του μαγνητικού πεδίου. Η διαδικασία φόρτισης επιβραδύνεται ή σταματά εντελώς !
Όμως πριν από 3 χρόνια, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ έλυσαν το πρόβλημα της απόστασης. Τουλάχιστον για φορτιστές και κινούμενους δέκτες. Η πλατφόρμα φόρτισης ήταν εξοπλισμένη με σύστημα ανατροφοδότησης. Τη στιγμή που η συχνότητα του μαγνητικού πεδίου του δέκτη «πηδά» λόγω αλλαγής απόστασης, αποστέλλεται σήμα στην πλατφόρμα σχετικά με μια σύγχρονη αλλαγή στη συχνότητα ταλαντώσεων του διανύσματος μαγνητικού πεδίου.
Το κύριο που πρέπει να σκεφτούμε εγκαίρως είναι η περιαγωγή. Η «περιαγωγή» στο σύστημα ανατροφοδότησης που εφευρέθηκε στο Στάνφορντ ήταν στην αρχή πολύ «ακριβή». Ο ενισχυτής στο δημιουργημένο ηλεκτρικό κύκλωμα «έτρωγε» έως και το 90% της παραγόμενης ισχύος !
Σε ένα νέο project που δημοσιεύθηκε στο Nature Electronics, οι προγραμματιστές διαθέτουν έναν νέο τύπο ενισχυτή που μπορεί να παρέχει έως και 92 % ισχύ εξόδου αντί των 10 % προηγούμενων. Οι συγγραφείς παραδέχονται ότι ο σχεδιασμός του ενισχυτή δεν είναι νέος και ταυτόχρονα εξαιρετικά ιδιότροπος. Για να λειτουργήσει το σύστημα ανατροφοδότησης όπως θα έπρεπε, χρειάστηκαν χρόνια δουλειάς, επανεπεξεργασίας και βάθος θεωρητικών γνώσεων. Ως αποτέλεσμα, το νέο πρωτότυπο παρέχει ισχύ εξόδου περίπου 10 Watt. Οι ερευνητές δεν βλέπουν θεμελιώδεις περιορισμούς για να αυξήσουν αυτήν την τιμή σε δεκάδες και εκατοντάδες κιλοβάτ που χρειάζεται ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο.
Όταν επιτευχθούν οι απαιτούμενοι δείκτες, μια πλατφόρμα μήκους άνω του ενός μέτρου θα μπορεί να φορτίσει πλήρως την μπαταρία ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου που κινείται κατά μήκος της εθνικής οδού με ταχύτητα περίπου 110 χιλιομέτρων ανά ώρα. Η μεταφορά ενέργειας θα διαρκέσει αρκετά εκατοστά του δευτερολέπτου !!! Ο περιοριστικός παράγοντας εδώ μπορεί να είναι ο ρυθμός απορρόφησης ενέργειας από την μπαταρία. Αυτό θα οδηγήσει σε επέκταση της πλατφόρμας φόρτισης ή σε νέες τεχνικές λύσεις. Δυστυχώς η εφαρμογή και των δύο επιλογών θα διαρκέσει χρόνια.
Στο εγγύς μέλλον, η ασύρματη φόρτιση κατά την οδήγηση μπορεί να καταστεί σημαντική για μικρά ρομπότ που εργάζονται σε χώρους παραγωγής. Οι συσκευές, χωρίς απώλεια ταχύτητας, μπορούν να αναπληρώσουν τα αποθέματα ενέργειας και να λειτουργήσουν τουλάχιστον όλο το 24ωρο.
Η εγκατάσταση μιας πλατφόρμας φόρτισης στο πάτωμα ενός εργοστασίου ή μιας αποθήκης θα είναι φθηνότερη από ότι σε έναν αυτοκινητόδρομο. Είναι επίσης ωφέλιμο να υπάρχει ένα ασύρματο σύστημα φόρτισης στις στέγες των κτιρίων, ώστε τα "αποφορτισμένα" αεροσκάφη να μπορούν να αποκαταστήσουν την ισχύ τους.
Ποιος ξέρει, ίσως η παράδοση ζεστού καφέ σε ένα drone που βγαίνει έξω από το παράθυρο θα γίνει πραγματικότητα πολύ σύντομα..........
πηγή ΕΔΩ
Σε ασύρματους φορτιστές, ένα εναλλασσόμενο ηλεκτρικό πεδίο παράγει ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο, το διάνυσμα έντασης (δύναμης) του οποίου ταλαντεύεται με μια συγκεκριμένη συχνότητα. Η συσκευή φόρτισης είναι εφοδιασμένη με ένα πηνίο - έναν αγωγό ηλεκτρικής ενέργειας που περιστρέφεται σε σπείρα. Εάν φέρετε το πηνίο του δέκτη κοντά στο φορτιστή και συντονιστεί,προκαλεί εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο της ίδιας συχνότητας με εκείνο του φορτιστή. Ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο στο πηνίο δημιουργεί συνθήκες για το ηλεκτρικό ρεύμα να διατρέχει τους αγωγούς του δέκτη. Κέρδος!
Η αρχή της ασύρματης φόρτισης έχει εφαρμοστεί με επιτυχία σε smartphone. Αρκεί να τοποθετήσετε τη συσκευή στο σταθμό, περιμένετε λίγο και μπορείτε να ανοίξετε ξανά τις αγαπημένες σας εφαρμογές. Το πρόβλημα με τα καλώδια έχει λυθεί, αλλά δεν μπορείτε να χρησιμοποιήσετε πλήρως το smartphone ενώ "τρέφεται" από δυνάμεις στο σταθμό φόρτισης. Πώς ένα ηλεκτρικό όχημα γεμίζει μπαταρίες με ενέργεια κατά την οδήγηση ;
Η παραμικρή αλλαγή στην απόσταση μεταξύ του ηλεκτρικού οχήματος και της εθνικής οδού οδηγεί σε άλμα στη συχνότητα του μαγνητικού πεδίου. Η διαδικασία φόρτισης επιβραδύνεται ή σταματά εντελώς !
Όμως πριν από 3 χρόνια, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ έλυσαν το πρόβλημα της απόστασης. Τουλάχιστον για φορτιστές και κινούμενους δέκτες. Η πλατφόρμα φόρτισης ήταν εξοπλισμένη με σύστημα ανατροφοδότησης. Τη στιγμή που η συχνότητα του μαγνητικού πεδίου του δέκτη «πηδά» λόγω αλλαγής απόστασης, αποστέλλεται σήμα στην πλατφόρμα σχετικά με μια σύγχρονη αλλαγή στη συχνότητα ταλαντώσεων του διανύσματος μαγνητικού πεδίου.
Το κύριο που πρέπει να σκεφτούμε εγκαίρως είναι η περιαγωγή. Η «περιαγωγή» στο σύστημα ανατροφοδότησης που εφευρέθηκε στο Στάνφορντ ήταν στην αρχή πολύ «ακριβή». Ο ενισχυτής στο δημιουργημένο ηλεκτρικό κύκλωμα «έτρωγε» έως και το 90% της παραγόμενης ισχύος !
Σε ένα νέο project που δημοσιεύθηκε στο Nature Electronics, οι προγραμματιστές διαθέτουν έναν νέο τύπο ενισχυτή που μπορεί να παρέχει έως και 92 % ισχύ εξόδου αντί των 10 % προηγούμενων. Οι συγγραφείς παραδέχονται ότι ο σχεδιασμός του ενισχυτή δεν είναι νέος και ταυτόχρονα εξαιρετικά ιδιότροπος. Για να λειτουργήσει το σύστημα ανατροφοδότησης όπως θα έπρεπε, χρειάστηκαν χρόνια δουλειάς, επανεπεξεργασίας και βάθος θεωρητικών γνώσεων. Ως αποτέλεσμα, το νέο πρωτότυπο παρέχει ισχύ εξόδου περίπου 10 Watt. Οι ερευνητές δεν βλέπουν θεμελιώδεις περιορισμούς για να αυξήσουν αυτήν την τιμή σε δεκάδες και εκατοντάδες κιλοβάτ που χρειάζεται ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο.
Όταν επιτευχθούν οι απαιτούμενοι δείκτες, μια πλατφόρμα μήκους άνω του ενός μέτρου θα μπορεί να φορτίσει πλήρως την μπαταρία ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου που κινείται κατά μήκος της εθνικής οδού με ταχύτητα περίπου 110 χιλιομέτρων ανά ώρα. Η μεταφορά ενέργειας θα διαρκέσει αρκετά εκατοστά του δευτερολέπτου !!! Ο περιοριστικός παράγοντας εδώ μπορεί να είναι ο ρυθμός απορρόφησης ενέργειας από την μπαταρία. Αυτό θα οδηγήσει σε επέκταση της πλατφόρμας φόρτισης ή σε νέες τεχνικές λύσεις. Δυστυχώς η εφαρμογή και των δύο επιλογών θα διαρκέσει χρόνια.
Στο εγγύς μέλλον, η ασύρματη φόρτιση κατά την οδήγηση μπορεί να καταστεί σημαντική για μικρά ρομπότ που εργάζονται σε χώρους παραγωγής. Οι συσκευές, χωρίς απώλεια ταχύτητας, μπορούν να αναπληρώσουν τα αποθέματα ενέργειας και να λειτουργήσουν τουλάχιστον όλο το 24ωρο.
Η εγκατάσταση μιας πλατφόρμας φόρτισης στο πάτωμα ενός εργοστασίου ή μιας αποθήκης θα είναι φθηνότερη από ότι σε έναν αυτοκινητόδρομο. Είναι επίσης ωφέλιμο να υπάρχει ένα ασύρματο σύστημα φόρτισης στις στέγες των κτιρίων, ώστε τα "αποφορτισμένα" αεροσκάφη να μπορούν να αποκαταστήσουν την ισχύ τους.
Ποιος ξέρει, ίσως η παράδοση ζεστού καφέ σε ένα drone που βγαίνει έξω από το παράθυρο θα γίνει πραγματικότητα πολύ σύντομα..........
πηγή ΕΔΩ
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου