Μέθοδος ασύρματης παροχής ενέργειας που καλύπτει ολόκληρο δωμάτιο

H Disney Research δημιούργησε ένα πρωτότυπο δωματίου (σαλόνι) όπου 10 αντικείμενα- ένα smartphone, μία λάμπα, ένας ανεμιστήρας κ.α. τροφοδοτούνται με ενέργεια ασύρματα, χωρίς να απαιτούνται καλώδια, σε μια σημαντική εξέλιξη στον τομέα της ασύρματης παροχής ενέργειας.

Εν αντιθέσει με άλλα συστήματα ασύρματης μετάδοσης ενέργειας, που απαιτούν το αντικείμενο να βρίσκεται κοντά σε κάποιο εξάρτημα φόρτισης, τα αντικείμενα στο σαλόνι της Disney λαμβάνουν ενέργεια ενώ κινούνται ελεύθερα, όπως αναφέρεται σε δημοσίευμα του Ars Technica και άλλων ιστοσελίδων του ειδικού Τύπου: Κάποιος μπορεί να μπει στο δωμάτιο με ένα smartphone στην τσέπη και αυτό θα αρχίσει να φορτίζει.

Οι επιδόσεις του συστήματος είναι αρκετά υψηλές, μεταξύ του 40% και του 95%- ανάλογα με το σημείο που βρίσκεται στο δωμάτιο ο δέκτης. 

Επιπλέον, είναι δυνατόν να διοχετευθεί μεγάλη ποσότητα ενέργειας στο δωμάτιο (περίπου 1900 watts) πριν το SAR (Specific Absorption Rate, δείκτης απορρόφησης ενέργειας από το ανθρώπινο σώμα) φτάσει σε επικίνδυνα επίπεδα.

Το μοναδικό «μειονέκτημα» είναι πως το δωμάτιο θα πρέπει να έχει κατασκευαστεί ειδικά για αυτή τη δουλειά: Οι τοίχοι, το πάτωμα και το ταβάνι θα πρέπει να αποτελούνται από πλάκες αλουμινίου και στη μέση του δωματίου να υπάρχει ένας μακρύς χάλκινος στύλος, ένα τμήμα του οποίου έχει αφαιρεθεί και στη θέση του βρίσκεται δακτύλιος 15 πυκνωτών.

Έξω από το δωμάτιο υπάρχει μια γεννήτρια σημάτων, που παράγει σήμα 1,32 Mhz, και ενισχυτής για ενδυνάμωσή του. Ένα καλώδιο συνδέει το σήμα με τον δακτύλιο των πυκνωτών, που μαζί με τον χάλινο στύλο, δημιουργούν το αποκαλούμενο QSCR (quasistatic cavity resonance), το φαινόμενο που καθιστά δυνατή την ασύρματη μεταφορά ενέργειας.

Όταν όλα είναι ενεργοποιημένα, το δωμάτιο γεμίζει με ένα ομοιόμορφο μαγνητικό πεδίο στο οποίο μπορεί να αποκτάται πρόσβαση με ένα πηνίο καλωδίου συντονισμένο στην ίδια συχνότητα. Αυτό το πηνίο- δέκτης συνδέεται σε πυκνωτές και μετά στο αντικείμενο που τροφοδοτείται ασύρματα με ενέργεια.


Μία ιδιαίτερη διάσταση του QSCR είναι ότι το μαγνητικό πεδίο κινείται πολύ αργά εμπρός και πίσω σε μια κυκλική ζώνη γύρω από τον χάλκινο στύλο.
 
Αυτό σημαίνει ότι αν το πηνίο- δέκτης είναι παράλληλο σε αυτόν τον «δίσκο» δεν επέρχεται συντονισμός, κάτι που δεν είναι καλό εάν αυτό που επιδιώκεται είναι η λήψη ενέργειας ενώ κάποιος κινείται ελεύθερα στο δωμάτιο. Η λύση ήταν η δημιουργία ενός νέου σχεδίου δέκτη που αποτελείται από τρία ορθογώνια πηνία, έτσι ώστε πάντα να υπάρχει ένα που μπορεί να λαμβάνει ενέργεια.

Από πλευράς ασφαλείας υπάρχουν κάποια ζητήματα: Όπως υπογραμμίζει η Disney, για τηρούνται τα όρια ασφαλείας SAR, κανένας άνθρωπος δεν πρέπει να πλησιάζει τον στύλο σε απόσταση μικρότερη των 46 εκατοστών- οπότε θα χρειαζόταν κάποιο είδος μηχανισμού που απενεργοποιεί αυτόματα το σύστημα εάν κάποιος πλησιάζει πιο πολύ- ή να στηθεί κάποιο είδος εμποδίου (πιθανώς διακοσμητικού χαρακτήρα) που θα εμποδίζει να πλησιάσει κάποιος τόσο κοντά. 

Επίσης, επειδή είναι πολλή η ενέργεια που αποθηκεύεται στον χώρο και δεν διοχετεύεται στο περιβάλλον, δεν είναι δυνατόν να συνεχίζεται η τροφοδοσία: Ενέργεια 1900 watts μπορεί να μεταδίδεται ασύρματα με ασφάλεια στο δωμάτιο μόνο αν υπάρχουν σε αυτό συσκευές που δέχονται και χρησιμοποιούν περίπου 1900 watts.
 
Η ερευνητές υπογραμμίζουν πως είναι περίπου 100 watts η ενέργεια που μπορεί να διοχετεύεται συνεχόμενα στο δωμάτιο με ασφάλεια – αλλά για μεγαλύτερες ποσότητες απαιτείται ένα πιο «έξυπνο» σύστημα, που θα παρακολουθεί την κατανάλωση ενέργειας ώστε να διατηρείται η απαιτούμενη ισορροπία.

Σημειώνεται επίσης πως οι ερευνητές αναφέρουν πως το QSCR μπορεί να αξιοποιηθεί σε διάφορες κλίμακες, από μικρά δωμάτια φόρτισης μέχρι μεγάλες αποθήκες, που πιθανώς χρησιμοποιούν πολλαπλούς στύλους- ενώ εκτιμούν πως ίσως να μην απαιτείται πάντα το δωμάτιο να είναι εντελώς κλεισμένο από τοιχώματα μετάλλου, σημειώνοντας πως η παρουσία μερικών παραθύρων και μιας πόρτας δεν φαίνεται να επηρεάζει σημαντικά τις επιδόσεις του συστήματος.