Para ilmuwan telah menemukan cara untuk mentransmisikan listrik secara nirkabel ke benda yang bergerak di dekatnya.

Metode ini mungkin memiliki aplikasi transportasi, alat kesehatan, dan lainnya. Jika mobil listrik bisa mengisi daya saat mengemudi di jalan raya, misalnya, hal itu akan menghilangkan kekhawatiran tentang jangkauan mereka dan menurunkan biaya mereka, mungkin membuat listrik menjadi bahan bakar standar untuk kendaraan.

"Selain memajukan pengisian nirkabel kendaraan dan perangkat pribadi seperti ponsel, teknologi baru kami mungkin robotika tanpa senjata di bidang manufaktur, yang juga sedang bergerak," kata Shanhui Fan, seorang profesor teknik elektro di Stanford University dan penulis senior dari belajar.

"Secara teori, seseorang bisa berkendara untuk waktu yang tidak terbatas tanpa harus berhenti untuk mengisi ulang ..."

"Kita masih perlu secara signifikan meningkatkan jumlah listrik yang ditransfer untuk mengisi daya mobil listrik, tapi kita mungkin tidak perlu terlalu jauh untuk menekan jarak," katanya.

Kelompok yang dibangun di atas teknologi yang ada dikembangkan di 2007 di MIT untuk mentransmisikan listrik secara nirkabel dalam jarak beberapa meter ke benda diam. Dalam pekerjaan baru, tim menebarkan listrik secara nirkabel ke bola lampu LED yang bergerak. Demonstrasi itu hanya melibatkan biaya 1-milliwatt, sementara mobil listrik sering membutuhkan puluhan kilowatt untuk beroperasi.

Tim sekarang bekerja untuk meningkatkan jumlah listrik yang dapat ditransfer, dan mengubah sistem untuk memperpanjang jarak transfer dan meningkatkan efisiensi.

Pergi lebih jauh

Pengisian daya nirkabel akan mengatasi kelemahan utama mobil listrik plug-in - driving range terbatas mereka. Tesla Motors mengharapkan Model 3 yang akan datang untuk menempuh jarak lebih dari 200 mil dengan sekali charge dan Chevy Bolt, yang sudah ada di pasaran, memiliki rentang 238 yang diiklankan. Namun baterai kendaraan listrik umumnya memakan waktu beberapa jam untuk mengisi ulang penuh. Sistem charge-as-you-drive akan mengatasi keterbatasan ini.

"Secara teori, seseorang bisa berkendara untuk waktu yang tidak terbatas tanpa harus berhenti mengisi ulang," Fan menjelaskan. "Harapannya adalah Anda bisa menagih mobil listrik Anda saat Anda mengemudi di jalan raya. Sebuah koil di bagian bawah kendaraan bisa menerima listrik dari serangkaian gulungan yang dihubungkan ke arus listrik yang tertanam di jalan. "

Beberapa pakar transportasi membayangkan sistem jalan raya otomatis dimana kendaraan listrik tanpa sopir dibebankan secara nirkabel oleh tenaga surya atau sumber energi terbarukan lainnya. Tujuannya adalah untuk mengurangi kecelakaan dan secara dramatis memperbaiki arus lalu lintas sambil menurunkan emisi gas rumah kaca.

Teknologi nirkabel juga bisa membantu navigasi GPS mobil tanpa sopir. GPS akurat sampai sekitar kaki 35. Untuk keamanan, mobil otonom perlu berada di tengah jalur dimana koil pemancar akan disematkan, memberikan posisi yang sangat tepat untuk satelit GPS.

Dibuat dengan magnet

Transfer daya nirkabel mid-range didasarkan pada kopling resonansi magnetik. Sama seperti pembangkit listrik utama menghasilkan arus bolak-balik dengan memutar gulungan kawat di antara magnet, listrik yang bergerak melalui kawat menciptakan medan magnet yang berosilasi.

Bidang ini juga menyebabkan elektron dalam gulungan kabel di dekatnya terombang-ambing, sehingga mentransfer daya tanpa kabel. Efisiensi transfer lebih ditingkatkan jika kedua koil disetel ke frekuensi resonansi magnetik yang sama dan diposisikan pada sudut yang benar.

Namun, aliran listrik yang terus menerus hanya dapat dipertahankan jika beberapa aspek rangkaian, seperti frekuensi, disetel secara manual saat objek bergerak. Jadi, koil penukar energi dan koil transmisi harus tetap hampir tidak bergerak, atau perangkat harus disetel secara otomatis dan terus menerus - proses yang sangat kompleks.

Untuk mengatasi tantangan tersebut, tim peneliti menghilangkan sumber frekuensi radio di pemancar dan menggantinya dengan voltase penguat dan resistor umpan balik yang tersedia secara komersial. Sistem ini secara otomatis mencari tahu frekuensi yang tepat untuk jarak yang berbeda tanpa memerlukan campur tangan manusia.

"Menambahkan amplifier memungkinkan daya untuk ditransfer dengan sangat efisien melintasi sebagian besar jarak tiga kaki dan terlepas dari perubahan orientasi koil penerima," kata mahasiswa pascasarjana Sid Assawaworrarit, penulis utama studi tersebut. "Ini menghilangkan kebutuhan akan penyetelan otomatis dan terus menerus dari aspek sirkuit manapun."

Assawaworrarit menguji pendekatan ini dengan menempatkan bola lampu LED pada koil penerima. Dalam pengaturan konvensional tanpa penyetelan aktif, kecerahan LED akan berkurang dengan jarak.

Dalam pengaturan baru, kecerahan tetap konstan saat penerima bergerak menjauh dari sumber dengan jarak sekitar tiga kaki. Tim penggemar baru-baru ini mengajukan permohonan paten untuk kemajuan terakhir.

Kelompok ini menggunakan penguat umum tujuan off-the-shelf, dengan efisiensi yang relatif rendah sekitar 10 persen. Mereka mengatakan amplifier custom-made dapat meningkatkan efisiensi itu lebih dari 90 persen.

"Kita bisa memikirkan kembali bagaimana mengirim listrik tidak hanya ke mobil kita, tapi juga ke perangkat yang lebih kecil atau di tubuh kita," kata Fan. "Untuk apa pun yang bisa mendapatkan keuntungan dari pengisian nirkabel yang dinamis, ini berpotensi sangat penting."

Pusat TomKat untuk Energi Berkelanjutan di Stanford mendukung sebagian dari pekerjaan itu.

{youtube}7nkOgiTxfEs{/youtube}

Sumber: Stanford University

Buku terkait:

at Pasar InnerSelf dan Amazon