تزويد المنزل بالطاقة اللاسلكية باستعمال الرنين

تزوبد المنزل بالطاقة اللاسلكية باستعمال الرنين
تنتج الأجهزة المنزلية مجالات مغناطيسية صغيرة نسبية . ولهذا السبب فإن الشواحن التي تعمل بالنظام المغناطيسي الحثي يجب ان تكون قريبة جدا من الجهاز المراد شحنه , مجال مغناطيسي دو شدة عالية يمكن أن يقوم بإحداث تيار كهربي حتي على مسافات أبعد ، ولكن هذه العملية تكون ذات كفاءة متدنية جدا لأن المجال المغناطيسي سوف ينتشر في كل الاتجاهات في حين جزء صغير منه هو الذي سيستغل لشحن الجهاز ، ولإنتاج مجال مغناطيسي كبير بهذه الطريقة سوف يستند الكثير من الطاقة.

في نوفمبر 2006 تمكن باحثون من جامعة MIT من التوصل لطريقة مناسبة لنقل الطاقة بين ملفين يبعدان عدة أمتار عن بعضهما البعض . الفريق العلمي بقيادة Marin Soljacic قال إنه يمكن زيادة المسافة بين الملفين لمسافات أبعد إذا ما تم إدخال الرنين resonance في معدلاتهما لإنتاج الطاقة بطريقة لاسلكية.
الرنين ظاهرة فيزيائية تعتمد على التردد ولها تطبيقات كثيرة فمثلا الرنين هو الذي يجعل جهاز الراديو يستقبل محطة إذاعية محددة دون غيرها, وكذلك الرنين هو الذي يجعل الذرة تمتص تردد موجة كهرومغناطيسية دون غيرها ، والرنين يجعل الأجسام تهتز بنفس التردد إذا توافق التردد المؤثر مع التردد الطبيعي للجسم ، ولناخذ مثلا على الشوكة الرنانة حيث أن لكل شوكة رنانة تردد طبيعي محدد فإذا ما تم طرق الشركة الرنانة فإنها تهتز مصدرة صوتا ذو نغمة محددة ، فإذا ما وجدت شوكة رنانة أخرى لها نفس التردد الطبيعي للشركة المهتزة فإنها سوف تستجيب للاهتزازات التي أحدثتها الشوكة الأولى وتهتز معها هذا نسميه رنينا resonance.

باحثون في MIT اثبتوا أن الحث المغناطيسي المزدوج يمكن أن يحدث بشكل مختلف إذا كان المجال الكهرومغناطيسي للملف له تردد يساوي التردد الطبيعي للملف الثانوي . وهذه النظرية تم التحقق منها من خلال تصميم ملف على شكل قوس منحني يعمل عمل الملف ، وبتوصيل لوحين معدنيين عند نهاية كل طرف من الملف المنحنى ليقوم بعمل المكثف الكهربي capacitor الذي يحتفظ بالشحنة ويخزنها بين لوحيه . ويكون لهذا الملف تردد رنين معين يحسب من حاصل ضرب حث الملف inductance في سعة المكثف capacitance .
وبهذا فإن فرشاة الأسنان الكهربية تستخدم ملفين لتحصل على الطاقة الكهربية لاسلكيا ، حيث أن الكهرباء التي تنتقل عبر الأمواج الكهرومغناطيسية يمكن أن تجد لنفسها ممر او نفق من الملف الرئيسي إلى الملف الثانوي إذا كان للملفين نفس التردد الرنيني مثلما يحدث في حالة اهتزاز الشوكات الرنانة .

وهنا يجب أن يتحقق شرطان هما :
( 1 ) أن يكون الملف الثانوي في مدى الملف الرئيسي .
( 2 ) أن يكون للملفين نفس تردد الرنين

إذا تحقق هذان الشرطان فان الملف الرئيسي يمكن أن يقوم باستحثاث أكثر من ملف ثانوي في نفس الوقت وهذه الطريقة أطلق عليها اسم- non radiative energy transfer اي توجيه لاسلكي لنقل الطاقة حيث أن الطريقة المذكورة لا تقوم بنشر المجال المغناطيسي في كافة الاتجاهات إنما فقط في اتجاه ملفات الاستقبال التي لها نفس تردد الرنين.
ونجح الفريق بإضاءة لمبة بهذه الطريقة على مسافة 7 أقدام ( 2 متر ) . الهدف في المستقبل التخلص من الأسلاك لتغذية الأجهزة المنزلية بالكهرباء

ملف واحد يقوم بشحن لاسلكي لمجموعة من الأجهزة إذا كان للملف الثانوي الخاص بهذه الأجهزة نفس التردد الرنيني للملف الرئيسي ( ملف الشاحن )
تزوبد المنزل بالطاقة اللاسلكية باستعمال الرنين

الأعمال الأولية لفريق البحث في MIT أكدت أنه بالإمكان أن يتم بهذه الطريقة شحن جميع الأجهزة التي في الغرفة باستخدام محطة شحن لا سلكية واحدة ، ومع بعض التعديلات و الإضافات الضرورية يمكن زيادة مسافة التأثير لتغطي بناية كاملة أو مدينة ففي يونيو من العام 1997 نشر فريق بحث MIT ورقة علمية تظهر فيها نتائج ناجحة لنموذج عملي لنقل الطاقة لاسلكيا ، حيث تمكنوا من إضاءة مصباح كهربي يبعد مسافة 2 متر عن الملف الكهربي.

أضف تعليقا

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *