با این‌حال این تکنولوژی هنوز برای بسیاری از افراد ناآشناست. انتقال برق بی‌سیم  (WPT) چیست؟ آیا از این فناوری می‌توان به صورت گسترده در زندگی و صنعت استفاده کرد؟

مفهوم انتقال برق بی‌سیم و عملکرد آن

همانطور که از اصطلاح انتقال برق بی‌سیم (WPT) پیداست، این فناوری برای انتقال برق بدون نیاز به سیم‌پیچ‌های (سیم‌) مسی قدیمی استفاده می‌شود و همانند شارژ‌رهای بی‌سیم تلفن همراه اما در مقیاسی باورنکردنی برق را از جایی به جای دیگر منتقل می‌کند.

انتقال انرژی از طریق امواج الکترومغناطیس در مسافت‌های طولانی با استفاده از اشعه اختصاصی شرکت Emrod (Emrod)، فرامواد (metamaterial) و فناوری رکتن صورت می‌گیرد. فناوری نامبرده برای ارسال انرژی به یک آنتن انتقال‌دهنده و به یک آنتن گیرنده (رکتن) نیاز دارد تا دریافت و یکسوسازی پرتو به جریان برق انجام گیرد. از یک ایستگاه تقویت بین دو آنتن استفاده می‌شود تا امکان طی کردن مسیری طولانی‌تر برای پرتو ایجاد شود.

شرکت Emrod با هدف افزایش تاثیرات مثبت بر روی مردم و انتقال ایمن برق بی‌سیم در مقیاس گسترده تاسیس شد. پرتوهای مذکور از فرکانس‌های الکترومغناطیس رایج در باند ISM استفاده می‌کنند، همان فرکانس‌هایی که در Wi-Fi و بلوتوث نیز کاربرد دارند. علاوه بر این، در انتقال انرژی از نقطه‌ای به نقطه دیگر هیچ نشتی در اطراف پرتو وجود ندارد. قطع پرتو به هر دلیلی (به عنوان مثال عبور یک پرنده) منجر به قطع سریع انتقال می‌شود و پرنده هرگز توسط پرتو آسیب نخواهد دید.

تاریخچه معرفی تکنولوژی انتقال برق بی‌سیم

در سال 1891 نیکولا تسلا تصمیم به انتقال برق به صورت بی‌سیم گرفت و در پی آن، سیم‌پیچ تسلا را ایجاد کرد. این سیم‌پیچ اولین سیستمی بود که می‌توانست انرژی را به صورت وایرلس منتقل کند. وی انتقال انرژی بی‌سیم را با استفاده از ترانسفورماتور تشدید فرکانس رادیویی سیم‌پیچ تسلا آزمایش کرد و موفق به تولید جریان متناوب ولتاژ بالا و فرکانس بالا شد. این جریان تولید شده، امکان انتقال وایرلس برق را در فواصل کوتاه ایجاد کرد. اگرچه تسلا هرگز موفق به توسعه بیشتر فناوری سیم‌پیچ خود نبود اما اختراعات وی حوزه درک و کاربرد برق را کاملا دگرگون کرد.

در دهه 70، ناسا نشان داد که می‌تواند هواپیمایی بدون سرنشین بسازد که شارژ آن توسط مایکروویو تامین می‌شود. این فناوری آن‌چنان که باید، توسعه نیافت و Emrod آن را از نظر تجاری سودمند برآورد نکرد. در این میان تکنولوژی فرامواد بیشترین تغییر را داشته‌اند. Emrod با استفاده از مواد جدید به طرز باورنکردنی‌ای انرژی را به الکتریسیته تبدیل کرد و آن‌ها برای استفاده در مقیاس تجاری ایده‌آل دانست.

کاربردهای سیستم انتقال برق بی‌سیم

اگرچه استفاده از سیستم انتقال برق بی‌سیم خیال‌پردازانه به نظر می‌رسد اما امروزه به عنوان راهی برای حل مشکلات تامین برق شناخته می‌شود. WPT کاربردهای مختلفی دارد که در این مقاله به بررسی رایج‌ترین استفاده از آن در حوزه تامین برق مناطق می‌پردازیم.

دستیابی به انرژی‌های تجدیدپذیر و بهبود انتقال آن به مناطق دوردست

دستیابی به برق ایمن راهی برای پیشرفت و شکوفایی اقتصاد است. زمین‌های زراعی، جزایر، مناطق دورافتاده و نیروگاه‌های بادی فراساحلی برای استفاده از کابل‌های زیرآبی یا خطوط انتقال در مناطق زمینی ناهموار با چالش روبرو هستند. به علاوه، کابل‌ها و خطوط برق نیاز به نصب و نگهداری دارند و هزینه‌های زیادی به خود اختصاص می‌دهند. از سوی دیگر، منبع برق آن‌ها چندان مورد اعتماد نیست.

WPT می‌تواند جایگزینی مناسب برای زیرساخت‌‌های مشکل و گران‌قیمت قدیمی باشد. Emrod هزینه‌های نصب و نگهداری از سیستم را تا 85% کاهش می‌دهد، در کنترل و پایداری منابع انرژی دوربرد اقتصادی‌تر است و در اتصال به مناطق مختلف و بهبود انعطاف‌پذیری شبکه عملکرد بهتری دارد.

با استفاده از این سیستم، انرژی برق ذخیره‌گاه طبیعی مانند جزیره استوارت با استفاده از انرژی برق آبی تولیدشده توسط جزایر جنوبی نیوزلند قابل تامین است. همچنین می‌توان به نواحی جزایر اقیانوس آرام با استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر مناطق غیرساحلی برق‌رسانی کرد. این فناوری در نهایت منجر به کاهش وابستگی منطقه به ژنراتورهای دیزلی، انتقال برق به جوامعه دورافتاده و کاهش هزینه‌های تولید برق محلی می‌شود.

تامین برق دورترین مناطق شبکه توزیع

تامین برق مناطق دوردست یک شبکه برق مانند شهر ساحلی احاطه شده با زمین‌های ناهموار و مزرعه‌ای دور از شهر، اغلب پرهزینه است. در چنین شرایطی، نصب و نگهداری از سیستم WPT در مقایسه با خطوط قدیمی برق یا باتری بسیار ارزان‌تر و به‌صرفه‌تر است.

به عنوان مثال در نیوزلند، Piha شهری ساحلی در سواحل غربی اوکلند است که در منطقه‌ای دورافتاده پشت نواحی کوهستانی و در معرض ورزش طوفان‌های شدید قرار دارد. خطوط برق در این منطقه اغلب ایمن نیستند و در طول سال دچار آسیب می‌شوند.

امروزه دو شرکت Emrod و پاورکو (Powerco) در نیوزلند بر روی بهبود پایداری و کاهش هزینه‌های تامین برق مناطق دورافتاده در شبکه‌های برقی کار می‌کنند.

برق بی‌سیم جایگزین ژنراتورهای دیزلی

چرخش ژنراتورهای برق در برخی مناطق، آلودگی‌های صوتی بسیاری تولید می‌کنند؛ اما از آن‌جایی که این دستگاه‌ها بهترین منابع تغذیه هستند ناچار به تحمل آن‌ها هستیم. شرکت‌های مهمی چون Tecos و بیمارستان‌ها اغلب از ژنراتورها به عنوان سیستم پشتیبان تامین برق اضطراری استفاده می‌کنند. نصب این ژنراتورها هزینه‌بر است و آلودگی هوایی و صوتی زیادی ایجاد می‌کنند. پس از قطع شدن نیز به زمان زیادی برای فعال شدن مجدد نیاز دارند.

نصب واحدهای متحرک WPT بر روی کامیون یا سیستم‌های دائمی و ثابت آن انتقال برق در مواقع مورد نیاز را ساده‌تر می‌کند. این فناوری راه‌حلی مناسب برای کاهش زمان و هزینه‌های قطعی برق، آلودگی‌های صوتی و هوایی است.

برق بی‌سیم در آینده

راه‌های استفاده از سیستم انتقال برق بی‌سیم ذکر شده، تنها بخشی از دنیای گسترده این فناوری قدرتمند است. زمینه‌های دیگری نیز وجود دارند که تغییراتی شگرف در جهان ایجاد می‌کنند.

برای استفاده از این فناوری تنها مسیری مستقیم برای ارسال انرژی از نقطه‌ای به نقطه دیگر مورد نیاز است. جهانی را تصور کنید که در آن فناوری Emrod انرژی سازمان‌ها، خودروهای برقی، کشتی‌ها و پهبادهای شهری و روستایی را تامین می‌کند. تصور استفاده از هواپیماهایی بدون سوخت نیز چندان مشکل نیست.

فناوری انتقال برق بی‌سیم دوربرد مسیری طولانی دارد. منتظر پیشرفت‌های باورنکردنی آن باشید.