المهندسون يكشفون النقاب عن نظام ينقل الكهرباء لاسلكياً إلى هدف متحرك

–

الشحن اللاسلكي هو بالفعل شيء موجود (في الهواتف الذكية، على سبيل المثال)، ولكن العلماء يعملون على المستوى التالي من هذه التكنولوجيا والتي يمكن أن توفر الطاقة على مسافات أكبر وإلى أجسام متحركة، مثل السيارات.

تخيل أنك تجوب الطريق وفي نفس الوقت فان سيارتك الكهربائية تقوم بعملية الشحن، أو امتلاك روبوت لا يفقد عمر البطارية أثناء تحركه حول أرضية المصنع. هذا هو نوع الإمكانات الكامنة وراء التكنولوجيا المطورة حديثًا من فريق في جامعة ستانفورد.

وقد ذكر نفس الباحثين هذا الأمر سابقًا ولأول مرة في التكنولوجيا في عام 2017. والآن أصبح أكثر كفاءة وقوة وأكثر عملية – لذلك نأمل أن يتم نقلها قريبًا من المختبر.

يقول المهندس الكهربائي شانهوي فان (Shanhui Fan): “هذه خطوة مهمة نحو نظام عملي وفعال لإعادة شحن السيارات والروبوتات لاسلكيًا، حتى عندما تتحرك بسرعات عالية”.

“يجب علينا زيادة القدرة لإعادة شحن سيارة متحركة، ولكنني لا أعتقد أن ذلك يمثل عقبة خطيرة. بالنسبة إلى الروبوتات التي يتم إعادة شحنها، نحن بالفعل في نطاق الفائدة العملية”.

يعتمد نقل الكهرباء اللاسلكي على توليد المجالات المغناطيسية المتذبذبة التي يمكن أن تتسبب بعد ذلك في تأرجح الإلكترونات في الموصل عند تردد معين. ومع ذلك، فإن هذا التردد يتم العبث به بسهولة إذا كان الجهاز يتحرك. حيث يجب أن يكون هاتفك الذكي جالسًا تمامًا على حصيرة الشحن، على سبيل المثال.

لكن ما فعله علماء ستانفورد في عام 2017 هو إعداد مكبر للصوت وحلقة مقاومة للتغذية العكسية والتي يمكن أن تغير تردد التشغيل أثناء تحرك جهاز الاستقبال. في تلك المرحلة، على الرغم من ذلك، تم نقل 10 في المائة فقط من الطاقة التي تتحرك عبر النظام.

أما الآن، لقد حصلوا على ما يصل إلى 92 بالمائة. هذا التعزيز الضخم في الكفاءة يرجع إلى مضخم “وضع التبديل” الجديد – حل أكثر دقة، ولكنه حل أكثر تعقيدًا بكثير، ولهذا السبب استغرق الفريق ثلاث سنوات أخرى لتطويره إلى مستوى مُرضٍ.

الفكرة الأساسية هي نفسها كما كانت في عام 2017 على الرغم من: تعديل تردد الرنين القادم من الشاحن أثناء تحرك الجهاز. في الوقت الحالي، يمكن للنظام أن ينقل 10 واط من الطاقة عبر مسافة تصل إلى 65 سم (حوالي 26 بوصة)، لكن الباحثين يقولون إنه لا يوجد سبب لعدم توسيعه بسرعة.

ستحتاج السيارة الكهربائية إلى مئات من الكيلووات لشحنها، ولكن النظام الموضح هنا سريع بما يكفي لتزويدها، إذا تم بناؤها على سطح الطريق، على سبيل المثال. سيكون القيد الوحيد إذن هو مدى سرعة بطاريات السيارة في امتصاص الطاقة مع مرور السيارة.

الاستخدامات المحتملة الأخرى هي مع الروبوتات التي يمكن شحنها بواسطة منصات في أرضية البيئات التي تعمل فيها، أو مع الطائرات بدون طيار التي يمكن أن تمر فوق أسطح السقوف خلال رحلاتها للبقاء مشحونة. ستكون هناك حاجة أقل للعودة إلى القاعدة لإعادة الشحن، ولن تحتاج الروبوتات والطائرات بدون طيار حتى إلى التوقف.

لا يزال هذا بعيدًا بعض الشيء، ليس أقلها لأن التكنولوجيا لا تزال مكلفة في تنفيذها. وهي متاحة الآن على الرغم من ذلك، على الأقل في النموذج الأولي، ويقول العلماء أنها تعمل جميعها ضمن ترددات لا تشكل أي خطر على صحة الإنسان.

إنها ليست قدرة نقل الكهرباء لاسلكيًا فقط ولكن أيضًا نقلها إلى جهاز متحرك أي أنها يمكن أن تحدث ثورة في الطريقة التي تعمل بها أدواتنا والطريقة التي نتنقل بها.

كتب الباحثون في ورقتهم المنشورة: “لتسخير الفوائد الكاملة لتوصيل الطاقة لاسلكيًا، من المهم تطوير مخطط فعال وقوي قادر على توصيل الطاقة إلى جهاز متحرك”.

 

 

 

ترجمة: حسن خنجر

تدقيق وتصميم ونشر: تبارك عبد العظيم

المصدر: هنا