剪断电源线 —— 无线供电让你处处“来电”
2010-07-14 14:58 一线阅读

抬头看看你的办公桌四周,你是否已经被杂乱的电源线所包围?

别急,无线供电技术已经取得重要突破,或许不久后它将改变你的数字生活体验,乃至整个世界使用电力的方式

文 / 程路

当越来越多的人已经可以通过3G或Wi-Fi无线访问互联网时,我们使用电力的方式却与100年前几乎没有差别,一根电源线。这几乎成了永恒的解决方案,同时也成了很多小烦恼的来源——当你桌上摆放着iPod、手机、笔记本、台灯、移动硬盘和音箱,再加上各自的充电适配器,你还能怎么办呢,去买一个更大一点的电源插板?

科学家和工程师们早已开始研究更为激进的方案——剪断那根曾经象征着现代化但如今已成为其束缚的电源线,这就是无线供电技术。

三种技术方案

根据技术原理的不同,目前主要有以下三种无线供电技术方案。

1.电磁波收发方案

基于电磁波传输信号的原理,进一步通过电磁波来传输电能,主要包括能量转换和传输两部分技术。由于电磁波传播机制的复杂性,能量耗散是该方案所面临的主要难题。针对这一问题,进一步发展起来的还有微波、激光和红外等无线供电技术。

2.电磁感应方案

电磁感应方案,又称磁耦合方案,是利用电磁感应耦合原理(即电、磁现象之间的相互转化)来实现无线电能传送。这一方案是在耦合变压器的工作原理基础上发展而来的。当初级线圈两端加上一个交变电压时,磁芯中就会产生一个交变磁场,从而在次级线圈上感应一个相同频率的交流电压,电能就可以从输入电路传输至输出电路。该方案的传输效率较高,但缺点是有效传输距离较短。

3.共振式方案

共振式方案,可分为电场共振技术和磁场共振技术,通过使两个产生相同频率的共振从而分别实现能量的传输和接收。目前,这一领域研究较为成熟的技术是非辐射性谐振磁耦合技术。该方案适合较长的传输距离,且能量损耗较小,不过也因此带来了设计上的难度。

应用进展

基于各种技术的不同特点,业界一般将其划分为短距无线供电、中距无线供电和远距无线供电。短距无线供电,一般是指在几倍于传输装置大小的范围内传输电能,一般采用电磁感应方案,该技术的应用较多,例如飞利浦曾推出过一款可以无线充电的电动牙刷,还有无绳电话等。此外,该技术还应用于非接触式充电系统、植入式医学器件等专业领域。

2009年,一家名为Powermat的以色列公司首次展示了其研发的非接触充电系统,能够让一面墙壁或者整个桌面给手机、iPod 、PSP等电子设备充电,设备只要放在它的上面或附近,无需壁上插座和散乱的充电连接线,而且其电力传输效率最高可达93% 。美国公司Mojo Mobility也开发出了一种充电薄板,可同时为多台便携设备充电。

目前,在中距无线供电领域主流的技术是非辐射性谐振磁耦合方案。其中以2007年美国麻省理工学院完成的“隔空点灯”实验尤为著名。研究者用两个直径60厘米的特殊铜线圈进行实验,作为送电方的一个线圈接在电源上,作为受电方的另一个线圈置于2.1米外,并连接一个60瓦的灯泡,两个线圈都以10MHz的频率振动,产生磁场共振,从而实现了隔空点灯。

如果说短距和中距无线供电技术有可能改变单一产品的使用体验,那么远程无线供电技术将可能彻底颠覆电力乃至能源工业。

科学家大胆的设想是在太空建立太阳能发电站(发电卫星),或者在月球建立核电站,然后将太空能量传送到地球。

目前,美国和日本均已开展太空太阳能电站的技术研究,目标是在20年内为人类提供一定比例的生活用电量,俄罗斯也在对月球建设核电站的可行性进行的论证。

当然,这一美好的愿景还需要我们耐心的等待。