Ekstremni slučajevi napajanja

Kako će se ubuduće razvijati punjenje kućnih elektronskih sprava bez kabla? Odnosno, da li će biti moguća komercijalizacija bežičnog prenosa energije? Najnovije istraživanje na području rezonance koje je obavio tim stručnjaka sa slavnog MIT-a pod vodstvom prof. dr Marina Šoljačića, o čemu smo već pisali, pokazalo je da je bežičnim putem na udaljenosti od dva do dva i po metra moguće napuniti sijalicu sa 60 vati uz efikasnost od oko 45 odsto. O novom dostignuću u području fizike i tehnologije, kao i o njegovom možda štetnom delovanju na čoveka i okolne sisteme, s Marinom Šoljačićem razgovor je objavio nemački radio Dojče vele koji zbog zanimljivosti prenosimo u celini.
Šta ste to napravili i šta je WITRICITY?
– Naš cilj u ovom projektu bio je da pokažemo da li je moguće bežičnim putem preneti energiju koja se onda kasnije može koristiti za pokretanje autonomnih elektronskih sprava kao što je, recimo, laptop, ili mobilni telefon, ili CD-player. Ono što smo dokazali u eksperimentu jeste to da možemo da prenesemo oko 60 vati energije na udaljenosti oko dva do dva i po metra. Naš cilj je bio da pokažemo da možemo da prenesemo energiju na udaljenosti veličine jedne sobe, unutar par metara. Hteli smo da prenesemo i količine snage koje su kompatibilne snagama koje su potrebne za laptop. Vašem laptopu, poređenja radi, potrebno je, recimo, oko 30 do 40W. I hteli smo, naravno, da efikasnost prenosa, što je jedan od najbitnijih aspekata, bude što veći. Pokazalo se da je efikasnost za sada oko 45 odsto.
Dakle, fizikalni model kojim se služite bazira se na rezonanci. Bežični prenos energije bio je poznat i ranije i to putem radijacije koja se nije pokazala tako efikasnom kao rezonanca.
– Da, tako je. Različiti načini prenosa energije poznati su već decenijama, ako ne i duže od jednog veka. I najpoznatiji bežični prenos energije jeste radijacija. Na primer, kada vaša radiostanica emituje u zrak radio talase koje onda posle čuju vaši slušaoci. To je takođe bežični prenos energije. Ali, poenta je da taj način prenosa energije nije efikasan zato što se ogromna količina energije gubi na okolni prostor.
Šta bi moglo da se desi ako bi se pod uticajem drugih sistema koji se nalaze u okolini promenila frekvencija prijemnog objekta. Ceo sistem ne bi više mogao da se održi. Ili, da li uopšte može doći do toga da se frekvencija prijemnog objekta promeni, odnosno da se sruši ceo sistem?
– Veoma je važno da izvor i sprava koja se napaja budu na istoj rezonantnoj frekvenciji. Sad se postavlja pitanje, dobro, šta ako se nekako slučajno poremeti ta rezonantna frekvencija. I naravno, da bi se to osiguralo, u svaku spravu se postavi nešto što se zove feedback system koji onda podesi geometriju objekta tako da ga vraća na rezonantnu frekvenciju.
Spomenuli ste geometriju. Da li geometrija pretpostavlja da dva objekta koja treba međusobno da rezoniraju treba da stoje u jednom, specifičnom položaju jedan u odnosu na drugi u prostoru?
– Ne. Naš sistem je prilično omnidirekcionalan što znači da bez obzira gde ste u prostoru i kako je orijentisana vaša sprava, ona će primati energiju. Postoji još jedan način da se energija bežično prenosi – laserom. Kada pritisnete laser, on prenosi energiju iz jedne tačke do druge tačke. Ali, problem tog bežičnog prenosa energije jeste, prvo, što linija između izvora energije i sprave koju napajate mora biti neprekidna, što znači da ništa ne sme da pređe preko putanje lasera, jer bi time prenos energije bio zaustavljen, a drugo, ako se prenosi velika količina energije, to bi moglo da bude opasno za osobu koja je prekinula taj prenos energije. A treće je to što takav sistem zahteva neprekidno mehaničko praćenje, znači, recimo, ako pomerate laptop po sobi, onda onaj izvor energije mora neprekidno pomerati laser da osigura da je laser uvek usmeren na spravu koju napajate. To je jedan primer ekstremnog slučaja kad je jako važan relativni geometrijski odnos izvora i sprave koju napajate. U našem sistemu to nije slučaj. Dokle god je sprava koju napajate unutar dovoljne blizine izvoru energije, onda nije bitno gde je tačno u prostoru i kako je orijentisana.
Kada govorite o efikasnosti rezonantnog sistema i to navodite kao jednu od elementarnih razlika naspram radioaktivnih sistema, da li mislite na efikasnost modela samog po sebi ili i na potencijalno negativne efekte koje bi jedan takav sistem mogao da proizvede prema spolja?
– Da, to su dva najbitnija pitanja. Prvo pitanje jeste efikasnost, a drugo pitanje je koliko je to sigurno za upotrebu kada je reč o uticaju na ljude i životinje. Ono što možemo reći jeste da naš sistem može da bude dizajniran tako da funkcioniše ispod onog što se smatra sigurnim nivoima magnetskih električnih polja tih frekvencija.
>>> Bitno je reći kako su ti standardi uspostavljeni. Svaka država uspostavlja sopstvene standarde i obično ih bazira na istraživanjima koja ne sprovodimo mi. Mi se ne bavimo istraživanjem fizioloških uticaja radijacije na ljude, nego postoji mnogo istraživača koji se bave tom vrstom istraživanja. I na osnovu njihovog rezultata onda vlade svake zemlje donose bezbednosne regulative. I što mi verujemo jeste da ovaj naš sistem može biti dizajniran da bude ispod tih nivoa. To je ono što znamo za sada.
Rezonantni sistem ne deluje na druge sisteme….
– Vrlo malo deluje. To je tačno.
Promenljivo magnetsko polje koje se javlja u jednom ovakvom sistemu već samo po sebi stvara vrtložne struje u drugim sistemima koji se nalaze pored. Dakle, ti drugi sistemi mogu biti ili električni uređaji u domaćinstvu ili čak ljudi. Kada govorite o toj jednoj granici bezbednosti, da li ta potencijalna efikasnost, odnosno delovanje promenljivog magnetskog polja, ulazi u granicu prihvatljivog? Ili se radi o istraživanjima koja tek treba obaviti?
– Postoje istraživanja koja su obavili drugi ljudi, ne mi, na osnovu kojih su vlade postavile određene limite koji se smatraju za bezbedne. Ali, tu se vraćamo na ono što ste rekli na početku što je jako bitno. Naš rezonantni sistem postiže to da bi dva rezonantna objekta iste rezonante frekvencije, znači izvor i recimo vaša elektronička sprava koja bi bila opremljena isto jednim rezonantnim sistemom, jako izmenjivali energiju zato što su to dva rezonantna objekta na istoj rezonantnoj frekvenciji, dok bi veoma malo energije izmenjivali na druge, okolne objekte, elektronske aparate. Upravo je to krucijalno.
Ako se uzme u obzir da jedan takav sistem neće funkcionisati samo u jednom domaćinstvu i ne samo vezano za jedan aparat, jedan mobilni telefon ili jedan laptop, već da će svako domaćinstvo imati takvih pet, šest, sedam sistema, kako gledate na to? Kako će izgledati kada se poveća koncentracija svih tih sistema?
– Tu je bitno to što je naš sistem neradijativan, za razliku od mobilnih telefona. Šta to znači? To znači da energija ne napušta rezonantni objekat sve dok drugi rezonantni objekat ne dođe dovoljno blizu polja. Znači, ta je energija blizu početnog rezonantnog objekta. Znači, to nije radijativna energija.