انتقال برق بدون سیم

اولین کسی که مبتکر و مخترع انتقال بی سیم برق بود ، نیکولا تسلا داشمند و مخترع شهیر آمریکایی در قرن نوزدهم است.

او حدود 100 سال پیش با اختراع برج تسلا موفق شد دستگاهی بسازد که برق را به طور بی سیم منتقل کند ، برج 29 متری و دکل برق تسلا به نام واردن کلیف مشهور است.

در اوایل قرن بیستم، در روستای شورهارن در نیویورک آمریکا ساختمانی عجیب در حال ساختن بود ، رئیس و مجری طرح این ساختمان مهندسی نابغه ، یک مهاجر صربستانی به نام نیکلا تسلا که به تابعیت ایالات متحده در آمده بود.

او توانسته بود با جذب سرمایه‌ای به ارزش 150 هزار دلار از جی‌پی مورگان اقدام به ساخت این برج کند.

هدف اصلی تسلا ایجاد انرژی الکتریکی رایگان و مهم‌تر از آن انتقال بی‌سیم آن بود ، این برج که بعد‌ها به برج تسلا و برج واردنکلیف مشهور شد ، از قله‌ای سیم‌کشی شده به همراه ریشه‌ای فلزی تشکیل شده بود که تا عمق حدود ۹۰ متری در زمین قرار داشت.

در سال 1891، نیکولا تسلا سخنرانی برای اعضای موسسه مهندسان برق ایالات متحده در شهر نیویورک انجام داد ، در این سخنرانی او نمایشی عجیب را نشان داد.

در هر دست او یک حباب گازی قرار داشت که نسخه اولیه لامپ فلورسنت‌های مدرن امروزی محسوب می‌شود ، حباب‌ها به هیچ سیمی متصل نبودند ، با این وجود در طول سخنرانی روشن بودند.

تسلا به حضار متعجب توضیح داد که برق از طریق ورقه‌هایی فلزی منتقل می‌شود که در صحنه قرار دارند. اما این انتقال از طریق هوا صورت می‌گرفت ، او نحوه انتقال بی‌سیم را نیز برای فواصلی طولانی‌تر توضیح داد ، همچون اغلب سخنرانی‌ها ، مخاطبان تسلا کاملا مجذوب و البته گیج شده بودند.

تسلا به آزمایشگاهش در کلرادو اسپرینگ بازگشت تا آزمایش‌هایش را برای عملی کردن انتقال بی‌سیم انرژی ادامه دهد ، او آزمایش‌هایش را با این هدف ادامه داد که اولین رعد و برق که تا آن روز توسط انسان ساخته نشده بود را ایجاد کند ، برای این منظور تسلا یک کره مسی را در ارتفاع 142 فوتی در سقف آزمایشگاه خود ، بالای یک دکل قرار داد.

سیم‌کشی قابل توجه در برج از طریق یک سیم پیچ تسلا با ولتاژ بسیار بالا به آزمایشگاه متصل می‌شد ، در شب آزمایش ، آسمان با وصل شدن برق ، با نور آبی به کلی روشن شد ، او به دستیارش گفت تا با بیشترین ظرفیت برج را برق دار کند.

نیکولا تسلا بیش از پیش مطمئن شد که امکان انتقال بی‌سیم برق وجود دارد ، در حقیقت او اعتقاد داشت که می‌توان از زمین و آسمان به عنوان رسانای الکتریکی بهره برد ، با این حال اندکی بعد رقیبش ، گولیلمو مارکونی توانست اولین سیگنال را در فاصله چند مایلی مخابره کند ، اما پیش از این اتفاق ، تسلا حق امتیاز مخابره بی‌سیم را ثبت کرده بود ، با این حال سرمایه‌گذاران طرح تسلا از پیشی گرفتن مارکونی دل‌سرد شده بودند.

البته طرح تسلا بسیار پیچیده‌تر و البته گران‌تر از طرح مارکونی بود.

با وجود ارائه شدن سیستم مارکونی فرآیند ساخت برج تسلا نیز ادامه یافت ، این در حالی بود که او بر این باور بود که کسی دیگر روی پروژه او سرمایه‌گذاری نخواهد کرد.

جریان برقرار شده توسط تسلا در حالت کلی به دو صورت بود ، اولین شکل از انتقال انرژی به وسیله امواجی بود که در زیر پوسته زمین و در زیر دریاها ایجاد می‌شد ، گیرنده باید به شکل آنتنی باشد که بخشی از آن در زیر زمین قرار داشته باشد ، این آنتن با دریافت بار‌های الکتریکی می‌توانست سیگنال مخابره شده را دریافت کند.

در حقیقت این برج نسخه امروزی برج‌های مخابراتی و ایستگاه‌های رادیویی محسوب می‌شود ، آزمایش‌های تسلا نشان داده بود که طرح او به خوبی می‌تواند انرژی الکتریکی را به‌صورت بی‌سیم منتقل کند ، اما سقوط بازار در ابتدای قرن بیستم و افزایش قیمت مواد اولیه ، پروژه را متوقف کرد.

نهایتا در اواسط جنگ جهانی اول ، برج به‌طور کلی تخریب شد.

WiTricity مخفف دو عبارت با نام های Wireless و Electricity است.

این اتفاق روحیه تسلا را بسیار تضعیف کرده و منجر به افسردگی او شد ، در اوج جنگ جهانی دوم ، در سال 1943 او در هتلی در نیویورک درگذشت و دست‌نوشته‌هایش به طرز مشکوکی ناپدید شدند ، بنابراین جزئیات فنی آنچه که تسلا رویای عملی کردنش را داشت، به همراه خودش دفن شد.

در سال 2007 چند فیزیکدان دانشگاه MIT (انستیتوی تکنولوژی ماساچوستس) با تحقیق بر روی ایده انتقال وایرلس برق یا برق بیسیم نهایتاً موفق شدند که یک لامپ 60 وات را از فاصله تقریباً 2 متری روشن کنند.

دانشمندان دانشگاه MIT توانستند تکنیک انتقال برق بدون سیم را به روش وایتریسیتی (WiTricity) پیاده سازی کنند.

روش WiTricity مخفف دو عبارت با نام های Wireless و Electricity است.

در این آزمایش از دو سیم پیچ مسی با قطر های 60 سانتی متر استفاده شد که به یک منبع انتقال دهنده انرژی متصل بودند و همچنین یک گیرنده نیز به لامپ متصل بود. طی انجام این آزمایش محققان دریافتند که میزان انتقال و بازده مفید انرژی بیشتر از 40 درصد است.

تجهیزات مورد نیاز انتقال برق بیسیم

آنچه که واضح است ، انتقال برق وایرلس به یک فرستنده و یک گیرنده احتیاج دارد ، فرستنده که به شکل یک دکل یا برج است ، به یک منبع انرژی همچون یک نیروگاه برق متصل است ، در نیروگاه های برق ترانسفورماتور قدرت وظیفه انتقال انرژی را برعهده دارد.

باید بپذیریم که این دکل ها مثل هر دستگاه دیگری، دارای محدودیت جغرافیایی آنتن دهی هستند. پس ممکن است که برای انتقال برق بین دو نقطه ، نیاز به نصب چندین دکل یا دستگاه تقویت آنتن دهی باشد.

گیرنده قاعدتا باید یک باتری قابل شارژ باشد ، این باتری متعلق به دستگاهی است که با برق کار می کند.

آخرین تصویر تسلا در سال 1943