¿Por qué no podemos utilizar el acceso inalámbrico a la electricidad hoy en día?

Question

Estuve leyendo sobre Nikola Tesla en la actualidad (a través de la Avena) y leer acerca de la Torre de Wardenclyffe que (entre otras cosas) fue la intención de transmitir la electricidad de forma inalámbrica. Perdonar la ingenuidad de la pregunta, pero si la tecnología que podría transmitir la corriente eléctrica de forma inalámbrica fue inventado hace más de 100 años, ¿por qué no usar inalámbrica de la electricidad en nuestro día a día en la vida de hoy? En otras palabras, ¿por qué tenemos que físicamente enchufe en nuestros dispositivos eléctricos (teléfonos, equipo, etc) si no existe tal cosa como inalámbrica de la electricidad? Si se trata de un problema de eficiencia/costo, entonces me imagino que algunos ricos todavía no me importaría tener que pagar extra, a la luz de los residuos, para la mayor comodidad.

Por favor explique en términos sencillos (aunque una respuesta simple sería suficiente).

Answer 1

Yo uso inalámbrico de electricidad a diario.

En mi cepillo de dientes:

Y en mi celular:

El método utilizado en mis dispositivos se denomina Carga Inductiva. Puedo hablar un poco mas sobre esto en mi respuesta a esta pregunta. Este es el más común y más práctica forma de transmitir energía de forma inalámbrica en el momento. Pero como muchos de los comentarios que se han señalado, se considera que esta es cerca de campo de transmisión. Y con un rango efectivo de sólo unos pocos milímetros, es muy cerca de campo.

La cantidad de energía transferida y la eficiencia de la transferencia puede ser aumentado un poco (aunque todavía se considera que cerca de campo) mediante la adición de un capacitor a cada una de las bobinas del inductor y ajuste de la resultante de las redes RLC tiene un alto factor Q en la misma (resonante) la frecuencia. Un equipo del MIT, hizo una investigación en el uso inductivo de resonancia como un sistema de transferencia de energía inalámbrica.

Los investigadores ya han formado una compañía llamada WiTricity para desarrollar aún más la tecnología. Aunque todavía no se han traído un producto para el mercado comercial, que han hecho algunos de los impresionantes demostraciones:

El término WiTricity se utiliza para un proyecto que tuvo lugar en el MIT, dirigido por Marin Soljačić en 2007. Los investigadores del MIT con éxito demostrado la capacidad para encender una bombilla de 60 vatios de forma inalámbrica, el uso de dos de turno 5 bobinas de cobre de 60 cm (24 pulgadas) de diámetro, que fueron de 2 m (7 pies) de distancia, en aproximadamente el 45% de eficiencia. Las bobinas fueron diseñados para resuenan juntos en 9,9 MHz (≈ longitud de onda de 30 m) y fueron orientados a lo largo del mismo eje. Uno fue conectado de forma inductiva a una fuente de alimentación, y el otro a una bombilla. La instalación eléctrica la bombilla, incluso cuando la línea directa de visión fue bloqueado el uso de un panel de madera. Los investigadores fueron capaces de energía que una bombilla de 60 vatios en aproximadamente el 90% de eficiencia en un distancia de 3 pies. El proyecto de investigación fue llevado a una privada la compañía, también llamada WiTricity.

Es importante tener en cuenta que la distancia entre el transmisor y el receptor juega un factor crucial en la determinación de la cantidad de energía de forma fiable puede ser transferido. Como puede verse en este documento se basa en el MIT proyecto, el decaimiento de la tensión con respecto a la distancia entre las bobinas es exponencial:

Pero hay muchos otros métodos , tales como microondas y láser que son capaces de distancias mucho mayores. Sin embargo, estos métodos son muy direccional y por lo tanto son aplicables a más de un área mucho más pequeña que la de Tesla propuso Torre de Wardenclyffe que sería omnidireccional. También hay muchos otros factores a considerar cuando se implementa uno de estos métodos:

Microondas:

La transmisión de energía a través de ondas de radio puede ser más direccional, permitir una mayor distancia de poder transmitir, con longitudes de onda más cortas de la radiación electromagnética, típicamente en el rango de las microondas. Un rectenna puede ser utilizado para convertir la energía de microondas de nuevo en de la electricidad. Rectenna eficiencias de conversión superior a 95% han sido se dio cuenta de. Poder transmitir el uso de microondas se ha propuesto para el la transmisión de energía a partir de energía solar en órbita de los satélites a la Tierra y el radiante de energía a la nave espacial de salir de órbita ha sido considerados.
...
Para uso en aplicaciones de una gran área de 10 km de diámetro recibir la matriz permite el total de los niveles de potencia para ser utilizado mientras se opera en la baja densidad de potencia sugerido para electromagnético humano de la exposición de seguridad. Un ser humano seguro de densidad de potencia de 1 mW/cm2 distribuidos a través de un 10 km de diámetro área corresponde a 750 megavatios de potencia total nivel. Este es el nivel de potencia que se encuentra en muchos modernas plantas generadoras de energía eléctrica.
...
Inalámbrico de alta potencia de transmisión el uso de microondas está bien probada. Los experimentos en las decenas de kilovatios se han realizado en Goldstone en California, en 1975, y más recientemente (1997) en el Grand Bassin en La Isla De La Reunión. Estos métodos alcanzar distancias del orden de un kilómetro.

Láser

Ventajas del láser basado en la transferencia de energía en comparación con otros inalámbrica los métodos son:

1. colimado monocromática de propagación del frente de onda permite estrecho haz de área de la sección transversal para la transmisión de la energía a través de grandes distancias.
2. el tamaño compacto de los láseres de estado sólido-fotovoltaica diodos semiconductores ajuste en pequeños productos.
3. ninguna de radio-interferencia de frecuencia de radio existente de la comunicación tales como Wi-Fi y los teléfonos celulares.
4. control de acceso; sólo los receptores iluminada por el láser de recibir el poder.

Sus inconvenientes son:

1. Radiación láser peligrosa, incluso a bajos niveles de potencia que puede cegar a las personas y los animales, y a altos niveles de potencia que puede eliminar a través de localizada irregular calefacción
2. La conversión a la luz, como con un láser, es ineficiente
3. La conversión en electricidad es ineficiente, con células fotovoltaicas de alcanzar el 40% -50% de eficiencia. (Tenga en cuenta que la eficiencia de la conversión es bastante más alto con luz monocromática que con la insolación de los paneles solares).
4. La absorción y la dispersión y la absorción por las nubes, la niebla, la lluvia, etc., causas de las pérdidas, que puede ser tan alta como 100% de pérdida
5. Como con microondas radiante, este método requiere una línea de visión directa con el destino.

Y, por supuesto, no es el "perturbado cargo de la tierra y el aire" método utilizado por Tesla. Tan lejos como el Tesla sistema de va, que tengo que cerrar porque la financiación se acabó y el mercado de valores se estrelló. En cuanto a por qué no ha sido probado desde que es principalmente debido a que este sistema podría no ser estrictamente medido. Por lo tanto, las empresas de energía no puede cobrar por el uso y hacer un montón de dinero. Sin una manera de rentabilizar la tecnología, la inversión en investigación y desarrollo se harán en la vida. Que el (la conspiración) de la teoría, de todos modos. Aunque hay muchas otras razones por qué este método es inviable o simplemente rotundamente que no iba a funcionar.

No podía encontrar un artículo con el definitivo números en cuanto a eficiencia. Pero supongo que la eficiencia es la razón principal por la que no ve esta tecnología en su más amplia difusión de uso. Sin embargo, no existe, la gente como yo (léase: no ricos) tienen acceso a ella, y funciona bastante bien.

Editar:

Me encontré con un estudio de caso realizado por el Wireless Power Consortium, los fabricantes de qi cargador de mi teléfono, que los estados (el énfasis es mío):

En esta sección se compara el consumo de energía total en 5 años período de

Estudio De Caso:

El promedio de la eficiencia del sistema de wireless cargador N sys-wireless = 0.50 (50%)

El promedio de la eficiencia del sistema de cable adaptador de alimentación N sys-con conexión de cable = 0.72 (72%) Supongamos que el promedio de la potencia de la carga es de 2W.

De modo que el cable de la parte de su sistema tiene una eficiencia del 72% y la parte inalámbrica tiene una eficiencia del 50%. Que es el uso de un método inductivo, donde las bobinas son de unos pocos milímetros de distancia. Compare esto con la WiTricity de Joel que indica una eficiencia de 40% a más de 2 metros.

Factor en los costos adicionales asociados con el exceso de circularidad y componentes de un sistema inalámbrico en comparación con el coste de una longitud de cable de cobre y usted puede ver por qué inalámbrica de larga distancia de transferencia de energía es todavía considerado poco práctico para el mercado de masas a utilizar.

Answer 2

Si usted irradiar energía en forma esférica (igual en todas las direcciones), la potencia recibida en el otro extremo será proporcional al porcentaje de la esfera cubierta por el receptor. Cuanto más lejos, menos energía se captura para el mismo tamaño de la antena, proporcional a 1/r^2. El resto de la energía se pierde en el espacio libre. Esta es una forma masiva de la simplificación del modelo, por supuesto. Si usted sabe que el receptor es te gustaría hacer el transmisor direccional, el uso de la resonancia, etc., pero usted consigue la idea. Energía inalámbrica no por arte de magia a encontrar su camino a su receptor con 100% de eficiencia. En la parte superior de que usted tiene el poder de conversión de los circuitos que no es 100% eficiente.

Si la función de enviar y recibir está a milímetros de distancia y niveles de energía son bajos, como en un cepillo de dientes o un soporte de teléfono, a continuación, la eficiencia es tolerable y el poder perdido no cuesta mucho. Un cepillo de dientes sólo cuesta centavos al año para mantener a los acusados, por lo que el comercio fuera de coste energético adicional contra la impermeabilización del producto y el ambiente del baño es la pena. Una almohadilla debajo de su coche eléctrico de transmisión de miles de vatios de más de un pie de distancia al suelo sería un desperdicio de decenas de dólares por mes en el costo de la energía en comparación a enchufar. Tratando de ejecutar una secadora de ropa directamente de una compañía de electricidad de la torre en la cima de una colina millas de distancia simplemente no funcionaría.

Todavía podríamos ver inalámbrica o ambiente de potencia convertido en popular para pequeños dispositivos integrados, tales como una baja potencia del microcontrolador monitoreo de algo. Si microcontrolador consumo de energía baja lo suficiente, puede ejecutar de forma continua a partir de un pequeño panel solar, una bobina de alambre como en un RFID insignia, dispositivo piezoeléctrico o así sucesivamente. La energía puede ser cosechadas a partir de señales de WiFi, el calor, el movimiento mecánico, o de otras maneras que no son utilizados hoy en día debido a los niveles de potencia son demasiado bajos como para ser útil. La transmisión de los datos recogidos de más de, digamos, Bluetooth LE toma mucho más energía de la que simplemente se ejecuta el microcontrolador, por lo que la transmisión de ráfagas tienen que ser breves y poco frecuentes, con algunas de almacenamiento de energía (condensador) de llenado lentamente en el medio. Este es el reino de microvatios o tal vez nanowatts, así que olvídate de tener su teléfono móvil continuamente cargada como usted camina alrededor. Texas Instruments parece estar prestando atención a la captación de energía si desea más información sobre ella.

Answer 3

La razón por la que no distribuye el poder como Tesla había intentado es porque no funciona. Básicamente, es una idea tonta porque:

La energía disponible en cualquier volumen fijo disminuye con el cubo de la distancia desde el transmisor. Digamos por ejemplo que se podrían extraer de 100 kW a partir de un metro cúbico de 10 metros desde el transmisor. A los 100 metros que sería de 100 W. A 200 metros de 12,5 Vatios, que es apenas suficiente para encender una luz.

No hay manera de medir el uso individual, así que ¿cómo se puede cobrar a la gente? Usted no puede esperar que yo pague sólo porque usted ponga para arriba de una torre. Puedo reclamar nunca he usado nada de la potencia, y no se puede probar lo contrario.

No sabemos realmente lo que los efectos en la salud de la exposición a largo plazo significativamente poderosos campos eléctricos. Pensar en ello. Si una bombilla se supone para interceptar el poder de este campo a la luz misma, ¿cómo exactamente es que su cuerpo no se supone que para interceptar algún poder?

¿Cómo mantener los objetos ordinarios que tienen el derecho de las propiedades eléctricas de la interceptación del poder y la calefacción? Habría que ser muy cuidadoso con el uso de cualquier material que no es un buen aislante. Usted tendría que mantener su tamaño, la orientación y la impedancia en cuenta cuidadosamente para evitar el acaparamiento de poder desde el E campo a su alrededor. Creo que de todos los objetos de metal que usted toma para concedido. Incluso una lata de aluminio de refresco podría ser un problema.

Es terriblemente ineficiente, incluso si lo hizo el trabajo. Habrá muchas objeto ordinario como en el #4 de arriba. Por no hablar de lo que sucede a los objetos cuando se interceptan este poder, pero creo que de la enorme pérdida de poder de los productores. Cada mojada rama de árbol, la tierra, y todo tipo de cosas que va a tomar el poder de esta dirección de E campo.

Como he dicho, la idea tonta, y fue una idea tonta cuando Tesla probado demasiado, ya que algunas de sus propias ecuaciones debe haberle dicho.

Answer 4

Consejo:

Vamos a ver si lo entiendo correctamente. Si usted tiene radiaciones u ondas electromagnéticas que va de su sistema, la energía se desperdicia?

Tesla:

Absolutamente desperdiciada. Desde mi circuito se puede obtener cualquiera de las ondas electromagnéticas, el 90 por ciento de las ondas electromagnéticas, si te gusta, y el 10 por ciento en la energía de corriente que pasa a través de la tierra. O, usted puede invertir el proceso y obtener el 10 por ciento de la energía en ondas electromagnéticas y el 90 por ciento de la energía de la corriente que pasa a través de la tierra.

Es como esto: me he inventado un cuchillo. El cuchillo que puede cortar con el filo. Le digo al hombre que se aplica de mi invención, usted debe cortar con el filo. Sé perfectamente que usted puede cortar la mantequilla con el borde romo, pero mi cuchillo no está diseñado para esto. Usted no debe hacer la antena de dar el 90 por ciento en electromagnético y el 10 por ciento en la actual ondas, debido a que las ondas electromagnéticas son perdidos por el tiempo de un par de arcos alrededor del planeta, mientras que la corriente viaja a la orilla de la distancia de el mundo y puede ser recuperado.

Este punto de vista, por cierto, ya se ha confirmado. Nota, por ejemplo, el matemático tratado de Sommerfeld[*] que demuestra que mi teoría es correcta, que yo tenía razón en mis explicaciones de los fenómenos, y que la profesión estaba completamente confundido. Esta es la razón por la que estos seguidores de la mina en las corrientes de alta frecuencia han cometido un error. Querían hacer alternadores de alta frecuencia de 200.000 ciclos con la idea de que iban a producir las ondas electromagnéticas, el 90 por ciento de las ondas electromagnéticas y el resto de energía de la corriente. Yo sólo se utiliza bajo las alternancias, y me produce el 90 por ciento de energía de la corriente y sólo el 10 por ciento en las ondas electromagnéticas, que son un desperdicio, y es por eso que me dieron mis resultados. . . .

Se puede ver, el aparato que se me han ocurrido fue un aparato que permite producir enormes diferencias de potencial y corrientes en un circuito de antena. Estos requisitos deben cumplirse, si usted transmita a través de corrientes de conducción, o si usted transmite a través de ondas electromagnéticas. Desea un alto potencial de corrientes, usted quiere una gran cantidad de energía vibratoria; pero no se puede graduar esta energía vibratoria. Mediante el buen diseño y la elección de longitudes de onda, se puede organizar lo que usted consigue, por ejemplo, un 5 por ciento en estas ondas electromagnéticas y el 95 por ciento de la corriente que pasa a través de la tierra. Que es lo que estoy haciendo. O usted puede conseguir, como estos de la radio de los hombres, el 95 por ciento de la energía de las ondas electromagnéticas y sólo el 5 por ciento en la energía de la corriente. . . . El aparato es adecuado para uno u otro método. Yo no soy la producción de la radiación con mi sistema, yo soy la supresión de las ondas electromagnéticas. . . . En mi sistema, usted debe liberarse de la idea de que no hay radiación, que la energía es radiada. No es radiada; se conserva. . . .

Tesla no era estúpido!

:)

Answer 5

Leí en alguna parte que él la detuvo debido a los temores de los efectos físicos que el sistema podría tener sobre nosotros. En fin, creo que si el dijo que iba a trabajar se va a trabajar.... tengo que ir con el hombre que inventó la electricidad que utilizamos para este día....y la radio...y x-ray...lástima que todavía no es todo, los avances que iba a hacer hoy!