Nikola Tesla’nın dünya vizyonu gerçeğe dönüşmek üzere.
Kablosuz elektrik, önümüzdeki yıllarda gerçeğe dönüşebilecek 100 yıllık bir hayal. Kablosuz şarjın, elektrikli araçların, 5G’nin ortaya çıkışı ve daha fazla sürdürülebilirliğe olan ihtiyaç, dünyanın farklı yerlerinde tamamen işlevsel kablosuz iletim teknolojisinin geliştirilmesine yönelik bir baskıya yol açtı.
America’s Wave Inc.’den Japonya merkezli Space Power Technologies’e ve Yeni Zelanda’nın enerji şirketi Emrod’a kadar, şu anda kablosuz güç iletim teknolojisi üzerinde çalışan çok sayıda şirket var. Bazı sistemler için saha testleri de başladı ve verimli, ekonomik ve uygulanabilir bir kablosuz elektrik çözümü sunmak için bu yarışta kimin birinci olduğunu görmek ilginç olacak.
Kablosuz güç iletiminin arkasındaki tarih ve bilim
Kablosuz elektriğe ilişkin farklı devrim niteliğindeki girişimlere geçmeden önce, onu gelecekteki güç ihtiyaçları için güvenilir bir seçim haline getiren bu teknolojinin kökenini ve altında yatan konsepti anlamak önemlidir.
1891 yılında Sırp-Amerikalı mucit Nikola Tesla , elektriksel rezonans prensibiyle çalışan ve telsiz elektrik iletebilen benzersiz bir cihaz olan Tesla bobinini tasarladı. Ancak bobin, elektriği yalnızca kısa mesafelerde kablosuz olarak iletebiliyordu ve sınırlı potansiyeli nedeniyle, kablosuz elektrik aktarımı için pratik bir uygulama olmadı.
Tesla, kablosuz güç fikrine hâlâ takıntılıydı, bu nedenle takip eden yıllarda yüksek voltajlı kablosuz güç iletimi (WPT) gerçekleştirebilecek bir enerji istasyonu inşa etmek için çalıştı . Bu deney sayesinde Tesla , stratejik olarak konumlandırılmış bir dizi kule veya bir asma balon sistemi kullanarak mesajları uzun mesafelerde kablosuz olarak iletmeyi amaçladı.
Long Island’da, uzun menzilli kablosuz elektrik iletiminin mümkün olduğunu gösterebileceğine inandığı bir kablosuz iletim istasyonu (Tesla veya Wardenclyffe Kulesi olarak adlandırılır) inşa etti. Ne yazık ki, yatırımcı JP Morgan, deneyleri için daha fazla fon sağlamayı reddetti ve proje 1906’da kapatıldı ve daha sonra yıkıldı.
Nikola Tesla, 1943’te kablosuz elektrik hayalini yarım bırakarak ölmüş olabilir, ancak son 100 yılda yapılan bir dizi deney ve çalışma , dahi mucidin kablolar yerine dünyayı kullanma yaklaşımında doğru yolda olabileceğini kanıtlıyor. kablosuz gücü iletmek için bir ortam olarak .
Günümüzde, çeşitli kablosuz güç aktarımı yöntemleri geliştirilmekte ve bunları geniş ölçekte uygulamak için araştırmalar devam etmektedir:
- Güneş uydu iletimi
Bu, yüksek dünya yörüngesine yerleştirilmiş güneş enerjisi uydularının kullanımını içeren umut verici bir yöntemdir.Uydu, güneş ışığını enerjiye çevirecekti; bu enerji mikrodalgalardan oluşur. Bu mikrodalga sinyalleri daha sonra yerdeki bir antene veya bir ana şebeke istasyonuna iletilir.
Oradan, sinyaller, mikrodalgaları DC elektriğine dönüştürecek olan bir ana şebeke istasyonuna aktarılacaktır. Şebeke istasyonunda elektrik, internet veri paketlerine benzer şekilde, bireysel evlere iletilecek ve bir enerji alıcısında depolanacak olan enerji paketlerine dönüştürülecektir.
Yakın zamanda Caltech, aynı zamanda gayrimenkul yatırım şirketi Irvine Company’nin de sahibi olan yönetim kurulu üyesi Donald Bren’in Caltech’in Uzay Güneş Enerjisi Projesi (SSPP) için 100 milyon dolar bağışlayacağını duyurdu. Bu iddialı proje, dünyanın herhangi bir yerine sürekli olarak güç sağlayabilecek uydu ve mikrodalga tabanlı bir kablosuz enerji ağı kurmayı hedefliyor.
- Mikrodalga güç iletimi
Bu yöntemde mikrodalga radyasyonu, bir mikrodalga alıcısı ve DC doğrultucu yardımıyla DC elektrik gücüne dönüştürülür. Mikrodalga güç aktarımıyla elde edilen en yüksek verimlilik , Japonya’daki bir ekip tarafından 1975’te kaydedilen %84 idi , ancak daha yüksek güç çıkışına sahip sistemler daha düşük verimliliğe sahipti. Bir sonraki hedef, uzun mesafelerde yüksek verimli enerji aktarımı elde etmek olacaktır.
Ağustos 2021’de Japonya’daki Tsukuba Üniversitesi’nde yayınlanan araştırma , yüksek enerjili mikrodalga radyasyonunun uzaya roket fırlatmak için verimli bir kablosuz güç kaynağı görevi görebileceğini ortaya koyuyor. Bir roket uzaya gönderildiğinde, ağırlığının yaklaşık %90’ını yakıt oluşturur, bu mikrodalga tabanlı kablosuz enerji teknolojisi kullanılarak bu yük ortadan kaldırılabilir.
- lazer iletimi
En verimli DC-lazer dönüştürücülerin, ticari olarak fiber optik ve boş alan lazer iletişiminde kullanılanlar gibi katı hal lazer diyotları olduğu gösterilmiştir. Lazer iletimi, bir fotovoltaik alıcının lazer ışınlarını almasına ve bunlardan elektrik enerjisi üretmesine olanak tanır. Lazer tabanlı güç iletiminin değeri, uzun menzilli kablosuz elektrik iletimi için lazer ışınlarının daha kolay kontrol edilebilmesidir.
Kablosuz güç, Yeni Zelanda için artık bir rüya değil
Enerji girişimi Emrod yakında Yeni Zelanda’da bir prototip kablosuz enerji altyapısı kurulumunu test edecek. Test başarılı olursa, bu, Yeni Zelanda hükümetinin ülke çapında kablosuz enerji iletimi kurma planlarına büyük bir destek olacaktır.
Emrod, bir noktadan diğerine uzun menzilli elektromanyetik dalgalar şeklinde enerji taşıyan kablosuz bir anten ve rectennas (doğrultucu antenler) ağı kullanan benzersiz bir tele-enerji teknolojisi tasarlamıştır. İlk başta elektrik, radyo dalgalarına eşdeğer bir frekansa sahip, iyonlaştırıcı olmayan bir ışın şeklinde antenler aracılığıyla iletilir.
Şirkete göre, “düşük güçlü bir lazer güvenlik perdesi, herhangi bir geçici nesne (kuş veya helikopter gibi) ana ışına ulaşmadan önce iletim ışınının derhal kapanmasını ve temiz hava dışında hiçbir şeye dokunmamasını sağlar.”
Emrod , bu teknolojinin Yeni Zelanda’nın dağlık arazisine çok uygun olduğunu ve bölgenin değişen hava koşullarına dayanabileceğini iddia ediyor. Rectenna tabanlı kablosuz elektrik transfer teknolojisi, mali veya coğrafi kısıtlamalar nedeniyle geleneksel elektrik şebekelerinin kurulamadığı alanlar için de bir nimet olarak görülüyor.
Proje Yeni Zelanda hükümeti tarafından desteklenirken, Emrod CEO’su Greg Kushnir, insanların 5G teknolojisine şüpheyle yaklaştıkları gibi kablosuz elektriğe de karşı çıkabileceklerini tahmin ediyor. Bu projeyle ilgili asıl zorluğun insanlara Emrod’dan gelen kablosuz elektriğin herhangi bir zararlı radyasyona yol açmadığına dair güvence vermek olduğuna inanıyor.
Emrod’un Boston’da da bir ofisi var ve şirketin bir sonraki kablosuz elektrik projesinin ABD’de gerçekleştirilme olasılığı güçlü.
Kablosuz güç iletimi için diğer bazı çığır açan girişimler
21. yüzyılın yeni on yılı, temiz ve sınırsız enerji çözümleri talebi. Geleneksel güç kaynaklarına harika bir alternatif olarak duran kablosuz elektrik, temiz enerji sektöründe devrim yaratma potansiyeline sahiptir. WPT segmentinde bu kadar ilginç gelişmelerin olmasının nedeni de budur:
- Kablosuz Gelişmiş Araç Elektrifikasyonu (WAVE), orta ve yüksek güçlü elektrikli araçlar için kablosuz enerji çözümleri üreten bir Amerikan teknoloji şirketidir. Wave’in sağladığı şarj sistemleri yer altına, yolların altına veya park alanlarına kurulabilir ve 1 Mega Watt’a kadar kablosuz güç sağlayabilir.
Son raporlar , Tesla’nın yaklaşmakta olan elektrikli kamyonu Semi’nin, güç taleplerini karşılamak için Wave’in endüktif kablosuz şarj teknolojisini kullanabileceğini gösteriyor.
- Beyond Earth, tamamen işlevsel bir güneş uydu enerjisi iletim sistemi kurma vizyonunu öneren, kar amacı gütmeyen bir araştırma enstitüsüdür. Enstitü, önerilen kablosuz sistemin dünyadaki endüstriyel uygulamalara ve aydaki insan operasyonlarına güç sağlayabileceğini iddia ediyor.
Önerilen enerji sisteminin iki ana birimi olacaktır; güneşten enerji alıp bunu fotovoltaikler, yoğunlaştırıcılar ve WPT alt birimleri aracılığıyla işleyecek bir uzay güneş uydusu ve ihtiyaca göre dünyaya veya aya enerji iletecek bir rectenna alıcısı.
Enstitü, önerilen güneş uydu tabanlı kablosuz güç sisteminin 2030 yılına kadar tamamlanmasını tavsiye ediyor .Indiana Ulaştırma Bakanlığı (INDOT), elektrikli araçları üzerinde hareket ederken şarj edebilecek manyetik çimento yolları test etmek için Purdue Üniversitesi ve Alman çimento şirketi Magment ile el ele verdi. İlk aşamada Purdue, önerilen manyetize yolların uygulanabilirliğini doğrulamak için laboratuvar testleri yapacak.
- Üniversite tarafından onaylandıktan sonra, Magment’in manyetik çimentosu kullanılarak 400 metrelik bir test otoyolu inşa edilecek ve ardından 200kW motorlu kamyonlarla yol testleri yapılacaktır. Testler başarılı olursa, devlet teknolojiyi kamuya açık yolları geliştirmek için daha fazla kullanacak.
Bu dünya tabanlı kablosuz şarj projesi, Ulusal Bilim Vakfı ve diğer birçok kamu ve özel enstitü tarafından desteklenen ASPIRE Girişiminin (Yol Elektrifikasyonu için Güç Altyapısı Yoluyla Sürdürülebilirliği Geliştirmek) bir parçasıdır.
- ABD merkezli bir şirket olan WiTricity, elektrikli araçları araçlar park halindeyken manyetik rezonatörler aracılığıyla şarj etmeyi amaçlayan bir park et ve şarj teknolojisi üzerinde de çalışıyor.
IoT ve AI ile birlikte, kablosuz güç aktarımı da insanlığın önümüzdeki yıllarda yepyeni bir düzeyde deneyimleyeceği kaçınılmaz bir teknolojik gelişmedir .