Kablosuz Elektrik Mümkün mü?
Elektrik akımının kablosuz iletilmesi fikri ilk olarak 1800’li yılların sonunda Sırp asıllı ABD’li mucit, elektrofizikçi Nikola Tesla tarafından ortaya atıldı.
Tesla 1890 yılında, sonraki yaşamının en büyük hedefi, belki de tutkusu olacak, en büyük keşiflerinden birini gerçekleştirir: Enerjinin kablosuz iletimi. 1899 yılında yaptığı deneyde, yaklaşık 40 km uzaklıktaki 200 lambayı kablosuz elektrik iletimi ile yakıp bir de alternatif akım motoru çalıştırmayı başardı. Tesla’nın hayali, elektriği kıtalar arasında iletmekti. Bunun da ancak alternatif akım ile gerçekleşebileceğini düşünüyordu.
Bu amaçla, Tesla bobinini tasarladı. Bu çalışmasında üç amacı vardı: Büyük miktarda enerji transferi sağlayabilmek, iletilen enerjiyi kusursuz bir şekilde izole edebilmek ve yönetebilmek, elektrik akımının yerkürede ve atmosferde yayılım yasalarını keşfetmek. Tesla yere düşen şimşeğin, yerküre üzerinde dalgalar yaratarak iletildiğini ve yerkürenin iyi bir iletken olduğunu gözlemlemişti. Eğer başarabilirse, neredeyse hiç kayıp olmadan Dünya’nın her yerine kablosuz elektrik iletiminin mümkün olacağını söyledi.
Enerjinin havadan olduğu gibi, yerküre üzerinden de iletimi mümkündür. Bu, kablosuz enerji transferi için ikinci yöntemidir. İyi bir doğa gözlemcisi olan Tesla, fırtınaları ve şimşekleri incelemişti. Yerkürenin rezonans frekansını hesaplamaya ve bir şimşekte bulunan enerjinin benzerini üretmeye çalıştı. Amacı çok büyük miktarda enerjinin aktığı, bu süreci taklit etmekti. Deneylerinde 25 metre yükseklikteki bir tahta kulenin üstünde 43 metrelik bir metal direk ve direğin üstüne monte edilmiş büyük bir bakır top kullandı.
Tesla’nın yerküre üzerinden enerji iletimini başarıp başaramadığı tam olarak bilinmiyor. Bu çalışmaları gerçekten çok etkileyicidir, ancak kendisinden bir yüzyıl sonrasına hitap edecek “kablosuz elektrik aktarımı” düşüncesi, o dönem kullanışlı bir yöntem olarak görülmemiş. O günlerde kullanım alanı bulunmadığı ve tehlikeli bulunduğu için de Tesla’nın fikri destek görmemiş.
Kablosuz iletim
Elektriğin kablosuz olarak iletilmesi fikri son yıllarda yeniden gündeme geldi. Tesla’nın hayal ettiği gibi kıtalararası bir iletim olmasa da, teknoloji ürünlerinin evlerde ve ofislerde kablosuz olarak kullanılabilmesine yönelik çalışmalar hızlandı. İlk bakışta bu düşünce pek de pratik hatta zekice gelmeyebilir, ne de olsa elektrik akımlarının havada hareket etmesinden yani bir bakıma şimşekten bahsediyoruz. Doğal olarak, hiç kimse evinde kablosuz elektrik için şimşekler çakmasını istemez.
Aslında elektriğin havada taşınmasında kullanılabilecek bir yol var, o da manyetik indüksiyon akımı yani üreteç kullanılmadan mıknatıs veya manyetik alan kullanılarak elde edilen elektrik akımı kullanılması. Eğer elektrikli diş fırçanız varsa manyetik indüksiyon akımını her gün zaten kullanıyorsunuz demektir. Diş fırçasının suyla teması, klasik şarj ünitelerini potansiyel olarak tehlikeli kılar. Ayrıca geleneksel elektrik bağlantıları suyla temas ettiğinde zarar görür. Bu yüzden birçok diş fırçası indüktif kuplaj yöntemiyle şarj edilir.
Bir telden geçen akım, telin etrafında dairesel bir manyetik alan oluşturur. Eğer bu tel bir bobine dolanırsa oluşan manyetik alan güçlenip büyür. Oluşturulan manyetik alanın içine ikinci bir bobin yerleştirilirse bu alan ikinci bobinde bir elektrik akımı oluşmasını sağlar. Bu yöntem diş fırçalarının şarj edilmesi için kullanılmasının yanı sıra transformatörlerin de çalışma yöntemi ve üç önemli adım içeriyor:
• Prizden gelen akım şarj ünitesinin içindeki bobinden akar. Transformatörde bu bobine primer sargı denir.
• Diş fırçasını şarj ünitesine yerleştirdiğinizde manyetik alan diğer bobin üzerinde bir akım indükler. Bataryaya bağlı bu bobine sekonder sargı denir.
• İndüklenen bu akım bataryaları şarj eder.
İlk olarak 1831 yılında İngiliz fizikçi Michael Faraday’ın bulduğu elektromanyetik indüksiyon akımı birçok elektrikli cihazın şarj edilmesinde de kullanılabilir.Ancak, manyetik indüksiyon yönteminin hayli önemli bir dezavantajı var, o da verim düşüklüğü. Aktarılmaya çalışılan enerjinin büyük bir kısmı cihazın piline ulaşıncaya kadar kayboluyor. Bu da enerji tasarrufu konusunda hayli hassas olması gereken elektronik teknolojisi ve piyasası için kabul edilemeyen bir durum.