V tomto blogovém příspěvku se podíváme na principy a možnosti technologie bezdrátového přenosu energie se zaměřením na magnetickou indukci a magnetickou rezonanci.
Bezdrátový přenos energie je méně účinný než kabelový přenos energie, který připojuje zařízení přímo ke zdroji energie, ale nabízí výhodu v tom, že umožňuje volný pohyb a používání elektronických zařízení. Bezdrátový přenos energie je technologie, která využívá elektromagnetismus k bezdrátovému přenosu a využití elektřiny. Existují dva hlavní typy bezdrátového přenosu energie: magnetická indukce a magnetická rezonance.
Magnetická indukce je podobná principu transformátoru. Transformátor má cívku omotanou kolem čtvercového železného jádra a když je do primární cívky přiveden střídavý proud se střídavou polaritou, vytváří v primární cívce magnetické pole, jako by se pohyboval magnet. Toto magnetické pole generuje v sekundární cívce proud, který se nazývá indukovaný proud. Transformátory mají železná jádra, která dokáží efektivně přenášet energii magnetických polí, ale metoda magnetické indukce přenáší energii bezdrátově bez železných jader.
Tato metoda magnetické indukce má výhodu velmi vysoké účinnosti přenosu energie, která přesahuje 90 %. Problém je však v tom, že účinnost přenosu energie prudce klesá, když jsou vysílač, který odpovídá primární cívce, a přijímač, který odpovídá sekundární cívce, od sebe vzdáleny více než několik centimetrů nebo když středy vysílače a přijímače nejsou zarovnány. V případě mobilních telefonů se problém se vzdáleností řeší umístěním mobilního telefonu na nabíjecí podložku a bezdrátové nabíjení je možné umístěním cívek po celé nabíjecí podložce, čímž se zvyšuje účinnost přenosu mezi vysílací a přijímací částí. Protože však mobilní telefony používají stejnosměrný proud, je před nabíjením nutný usměrňovač, který převádí střídavý proud indukovaný z primární cívky do sekundární cívky na stejnosměrný proud.
Kromě toho, vzhledem k vysoké účinnosti přenosu energie, je třeba zvážit i možnost rušení elektromagnetickými vlnami. Pokud jsou jiná elektronická zařízení v okolním prostředí citlivá na elektromagnetické vlny, může k rušení docházet a k jeho zabránění je důležité použití technologie stínění elektromagnetických vln. To zajistí spolehlivější provoz bezdrátových systémů přenosu energie.
Druhou metodou přenosu je magnetická rezonance. Rezonance je fyzikální jev, při kterém při úderu na jednu z různých ladiček vibrují ladičky se stejnou vlastní frekvencí společně. Primární cívka a rezonátor jsou navrženy tak, aby vyvolaly rezonanci v magnetickém poli a vytvořily rezonanční frekvenci. Princip metody magnetické rezonance spočívá v návrhu sekundární cívky a rezonátoru tak, aby se přenášela rezonanční frekvence.
Díky těmto vlastnostem má metoda magnetické rezonance na rozdíl od metody magnetické indukce výhodu v tom, že umožňuje přenos energie na krátké vzdálenosti o velikosti několika metrů. Pokud bude tato metoda komerčně využita, bude možné používat nebo nabíjet různé elektronické výrobky, které rezonují s vysílačem, bez připojení zdroje energie. Velikost cívky v experimentální fázi je však příliš velká na to, aby se dala použít v běžné spotřební elektronice, takže je nutné cívku miniaturizovat. Proto je k vyřešení tohoto problému zapotřebí výzkum.
Standardizace frekvenčních pásem a souvisejících specifikací je navíc nezbytná pro komercializaci technologie magnetické rezonance. Vzhledem k tomu, že k rušení může docházet, když různá zařízení používají stejné frekvenční pásmo, musí být specifikace stanoveny v souladu s mezinárodními normami, aby se zajistil bezproblémový provoz více zařízení. Takové snahy o standardizaci probíhají po celém světě a v důsledku toho se technologie bezdrátového přenosu energie rozvíjí.
Kromě toho by komercializace systémů bezdrátového přenosu energie pomocí magnetické rezonance mohla přinést zásadní změny v nabíjení elektromobilů. V současné době se elektromobily nabíjejí připojovacími kabely na nabíjecích stanicích, ale díky technologii bezdrátového přenosu energie lze bezdrátové nabíjecí podložky instalovat na parkovacích místech, což umožní nabíjení pouhým zaparkováním vozidla. To uživatelům elektromobilů poskytne velké pohodlí a bude mít pozitivní dopad na šíření elektromobilů.
Technologie bezdrátového přenosu energie má velký potenciál pro uplatnění v různých oblastech a očekává se, že v budoucnu bude pokračovat mnoho výzkumu a vývoje. To nám zpříjemní a zefektivní život.
