据说无线供电技术将进入家庭,用电像用WIFI一样方便,你怎么
科技使生活走向极致。
装修房子省事、省钱。
不知道题主在哪儿得知的这个说法,无线供电技术,这个说法由来已久,同时也有研究成果,但是距离进入家庭还有很长的路要走,至于到用电像应该用WIFI一样方便这个就更加就远了。无线供电技术
言归正传,说无线供电技术,有两类:辐射与非辐射,非辐射技术在线圈之间以电感耦合,能量通过磁场传送。应用例子有电动牙刷充电、RFID及智能卡、心律调节器、电动车充电器、JR磁浮的车上供电。现在发展焦点是为移动电话等无线充电技术。辐射技术则以微波、激光等定向能波束把能量传送,这种技术可以传送致较远距离,但发射一方必须瞄准接收一方发射。使用辐射技术的无线能量传输仍处于实验阶段,提议使用的用途有太阳能发电卫星及无人飞行载具。(摘自百度百科)个人观点
无线供电技术的痛点:能量损耗、安全问题(辐射)、距离
能源,作为当今的社会的支柱。能量转换传输,损耗大小是一个不可避免的话题,能量转换本来就存在损耗,再加上传输损耗,如何控制,控制到什么水平,这都是问题。
只是作为信号传输,一般基站的发射功率都是47dBm,即50W。但是因为担心辐射,业主要求撤出基站的报道几乎每年都有,如果通过无线供电,传输的将是能量而不是信号,功率将是几十倍甚至几千倍,面临这种情况,你又该如何选择?有些人会说,不是还有非辐射技术吗?我只能说明一点,目前的非辐射技术传输距离有限,我所知道的最多只是几厘米,是电磁感应范围,比如高频炉、中频炉等,希望有新的技术吧。
感觉好像无线供电不可能!电,是一种动力,力量,要无线传输,相当于我在很远的地方打一拳,把很远的人打倒,可能吗?真的有点不信!照文章说的,汽车也可以不用油了,用电,还可以无线传输,也不用充电了。如果从左面无线传输电能到右面,中间有行人走过,不是就电死了吗?如果中间是金属栏杆,栏杆就带电了,所以,无线传输电能,真的很难理解。最多只能传输频率,而不是能量。
这个事问的,很迷茫,科技飞速发展,人们生活中确实离不开电,如果城市没有电,会带来非常严重的后果,过去没电,用现在人们的话说,叫原始生活,现在长时间没电,后果不堪设想,所以说人们多用电追求越来越高,高质量用电,用好电。
关于无线供电技术,头一次听说,也没见过,无线供电技术,我理解的是,非军事设施,或者其它应急领域才能用到此技术,日常用电也没有必要用此技术。yangjanli
这个技术恐怕不太现实,虽然马上就有人会反驳说科技发展这么快,谁知道几年后会发生什么。但是我要说,一切皆有可能并不等于一切皆可以实现。
无线供电技术,给低功率的设备供电或许可行,实际上目前已经实现的近场芯片(NFC和RFID)就是实例,这些微小的芯片只需要毫瓦级的能量功率就可以工作,并且还可以发送回复的无线电信号。但是要给高功率的家电(往往都是千瓦级)供电就不大现实了,这里面存在着电磁波本质的科学原理限制在里面。虽然近年有磁场感应式的无线供电的解决方案,但实施起来的可行性还是比较堪忧,能够提供的功率也不大。
何况,很多人有恐辐射心理,如果无线电波都能供电了,他们愿意用吗,或者用着心里面会舒服吗?
下面来全面讲解下两种无线供电的方式:
一种是电磁波无线供电靠电磁波辐射
一种是交变磁场感应无线供电靠交变磁场覆盖电磁波无线供电
这个原理并不复杂,就是通过电磁波作为载体将能量传输给用电器。雷达和天线就是典型的例子。
电磁波实际上就是光,它的基本粒子是光子。光有这么个特性,就是光子的频率越高,能量就越高,但是频率越高,意味着电磁波(或者光波)的指向性越高,就越容易被障碍物遮挡。
我们采用的无线电通讯就是利用无线电所承载的能量来传递信息和数据,而无线供电必定也必须采用这样的原理,没有其它选择。
刚才所提到的电磁波的基本特性也是目前发展数字通讯会遇到的基本问题。例如5G通讯,如果采用高频率的电磁波作为载体,如毫米波,就会遇到相比4G的低频波段来说有更严重的覆盖范围限制问题。
此外,要承载上百瓦甚至千瓦的功率,那么无线发射端的功率就要高于用电器功率数个数量级才行。因为电磁波是辐射的,是在各个方向上都要散射的,即便是用高指向性的天线来发射也不能防止波束散射,距离一远,功率就迅速衰减了,这个大家用wifi都有体验的。因此要满足在电磁波覆盖范围内的某一个用电器的功率需求,那么那个用来发射电磁波的天线可能需要超级强悍才行,太阳照射到地球表面的功率都达不到这个量级(想想:至少我们没有被太阳给烤熟,家用电器的功率烤熟一块肉还是足够的)。
人类的安全功率密度是1mWcm2(每平方厘米1毫瓦),是个很低的功率。一个100瓦的用电器就需要10万平方厘米(合10平方米)的面积来接收。超过这个功率强度的电磁波对人是不安全的。
上图:电磁波无线信号随着街道地形和距离衰减的分贝图。
最后,接收无线供电的用电器还需要配备专门的接收天线,如果天线小了还不行,跟电磁波的波长不匹配也不行。如此一来对用电器的外观设计带来巨大的困难,本来用电器就要求小巧,但是得背一个大天线,那简直是倒行逆施。毕竟供能跟通讯不同,通讯只要有一点点能量就可以工作了,但供能则需要大量的能量。能量发出来了,但接收不良,那也是无线供电技术的巨大瓶颈。
电磁的波段特性限制了其各种应用的可行性
在5G可能采用的毫米波波段之上就是光波的红外波段了,这个波段对一般的物质有明显的热效应,这是我们感受到太阳温暖的原因。如果使用这个波段来做通讯或者做无线供电也是不妥的。
而红外波段之上则是可见光波一直到紫外、X光和射线波段,这些波段的光波频率极高,指向性极高我们是非常能够体会的,这些波段作为无线输电是可能(只能走直线,并需要),但不可能向WIFI那样进行广泛覆盖的无线授电。
高频无法实现广泛覆盖,而低频电磁波能量又不高(每个光子的能量低),因此只能靠提高低频电磁波的发射功率(增加光子)来实现大能量的传送,但这样使得电磁波的总体强度大大增加,带来的副作用也随之增加,高强度低频电磁波可以使金属内部产生电流,在实际应用中往往。由于低频电磁波指向性差,那么能量可以在广泛的空间散布,因此没办法确认能量的使用者是谁。那么盗窃能量变得轻而易举,例如你的邻居完全可以蹭你家的电(就跟蹭wifi一样,蹭能量可不需要密码)。所以这也限制了中低频电磁波端用于输电的可能性。
所以实际上无线通讯和无线供电受到电磁波不同波段性质的影响,不是随便哪个波段都可以用的。交变磁场感应无线供电
目前如苹果设备所采用的无线充电技术,实际上只是一种非常短程的磁场感应无线供电(或电传输)技术,这要求非常短的距离内才能实现,并不能实现如题主说的像用WIFI一样,随处可用。这种无线充电技术,主要是解决一个导体接触的问题,这样可以更方便接驳(无需插接)和确保用点安全性(使用者可以完全不接触到导体)。
磁场感应供电技术并不新鲜技术,因为在我们广泛使用的变压器里面都是采用了这样的原理,而且传输的功率可以上数千千瓦。交流变压器内部,电缆是不连接的,而是靠磁场感应来传输电力,并同时改变电压,基本原理如下所示。这种电能传输方式首先要求交变电流,并且只能在较短的距离内,为了延长距离,那就需要采用铁芯来约束磁场,确保磁场尽可能少地泄露到接收线圈外。
上图:磁场感应式的无线电传导原理通过磁场来无线传递交变电流的电能:短距离内可以实现高功率传输。
上图:采用磁场感应式来传输电能的原理简单到你可以DIY(你可以自行试验可用距离是非常短的)2015年报道的一项所谓突破性的研究成果,但用起来并不是那么像WIFI
2015年就有报道香港大学发明的一种磁场感应式无线电传输技术(原理跟上述无线充电基本相同),但这种技术需要设备内置大的平面线圈(如下图所示),所以最后与宜家合作,推出了一系列内埋线圈的家具(因为只有家具有那么大的体积来容纳线圈),通过家具内的线圈引出电流,为小型电子设备提供充电接口。在其他应用场景下似乎没有太多发展。
这种技术虽然也有不小的创新突破,但仍然受到物理法则的硬伤限制,达不到题主所说的像WIFI那样使用的地步。
上图:艺术家对于磁场感应式无线充电场景的描绘(宜家所采用的),但这仍然局限于小功率的电子产品。线圈需要隐藏到家具里面。(艺术家描绘的不完全科学,诸如线圈尺寸以及指向等)总结一下
像WIFI那样使用的无线供电基本上是不现实的,这不是科技先进不先进的问题,而是物理规律的限制。我们不能总是一句一切皆有可能来过于乐观地看待一切问题,遵循自然规律来思考问题可能会更有效率,更有眼光,从而选取真正有前景的技术方向开发出可用的创新。
电可以无线传输!最近英国科学家成功做了实验,把几米外的一盏25瓦的电灯点亮!但是要把一座电站的电实现无线传输恐怕还做不到。
近年来,一些便携式电器如笔记本电脑、手机、音乐播放器等移动设备都需要电池和充电。电源电线频繁地拔插,既不安全,也不美观可靠,且容易磨损。一些充电器、电线、插座标准也并不完全统一,这样既造成了浪费,也形成了对环境的污染。
而在特殊场合下,譬如矿井和石油开采中,传统输电方式在安全上存在隐患。孤立的岛屿、工作于山头的基站,很困难采用架设电线的传统配电方式。在上述情形下,无线输电便愈发显得重要和迫切。
无线电的传播证明了电可以无线传播的。这需要很大的功率,还要考虑,强电磁波对人群有没有危害等,可能会应用于特殊的场合。
首先个人感觉最大的优点是方便同时缺点是安全性,如果有黑客别有用心,会造成大面积的问题,但技术的发展肯定是好事以后技术会越来越完善才好
我早几年猜想,若干年后科学技术发达,供电系统将取消输电线路,只有升压降压变电系统,无线供电发射无线受电接收,但远距离输电需要经过各个供电站不断的转换到达,信号接受再经过多级放大到需要的电压为止。现在的手机无线充电正符合了逻辑性。
未来的供电方式必然是无线且无感的。
三十年前有人跟你说wifi上网,你都会觉得这个人疯了,无线供电作为一种新出现的技术,商业前景已经初步展露端倪,未来发展更是无可限量。
无线充电目前的充电距离还比较短,如果需要远距离充电就必然需要增大发射功率,但是空气中的损耗太过严重,所以充电效率非常低,一旦这个问题解决掉,那么无线供电将会彻底改变我们的生活。
未来的手机将不再需要充电,因为大街上、家里、公司,到处都是供电基站,手机随时随地都在充电,就像手机信号一样,根本不需要担心没电的情况发生。
家里用的台式电脑、电视也不再需要供电线,完全便携,你完全可以将电视从客厅挂到卧室,不需要理会纷杂的电线。
家里装修也不需要考虑电线,所有的电器可以直接从空气中取得电能,那个世界的便捷是你我无法想象的。
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