الهندسة والآليات > التكنولوجيا
تقنية جديدة لشحن السيارات الكهربائية والأجهزة الذكية لاسلكياً
واصلَ باحثونَ من جامعةِ ستانفورد ما كان قد بدأ به خُبراءُ معهدِ MIT من تجاربَ لنقلِ الطَّاقةِ الكهربائيّةِ لاسلكيًّا لإضاءةِ مصباحِ ليدٍ يتحرَّكُ حتّى مسافةِ مترٍ واحدٍ.
آليّةُ العملِ:
إنَّ مرورَ تيارٍ كهربائيٍّ في وشيعةٍ معدنيّةٍ يؤدي إلى تشكُّلِ حقلٍ مغناطيسيٍّ، وكلّما كانت الوشيعةُ أكبرَ كلَّما كان الحقلُ المتشكِّلُ أكبر.
وضع الباحثونَ وشيعتَينِ كبيرَتَين على مقربةٍ من بعضهما، لاحظوا أنّه عندما يمرُّ تيارٌ كهربائيٌّ في إحداهما يتشكَّلُ مجالٌ مغناطيسيٌّ ويمتدُّ ليصلَ إلى الوشيعةِ الأخرى فتنتقلُ الشِّحناتُ الكهربائيّةُ عبر الوشيعتين ما يؤدّي إلى إشعالِ مصباحِ ليدٍ مُرتبطٍ بالوشيعةِ الثّانيةِ. والمبدأ نفسه يُستخدَمُ في آلاتِ تصويرِ الرَّنينِ المغناطيسيِّ magnetic resonance imaging" (MRI)".
سُميّت تلكَ العمليّة بالاقترانِ الحثّيّ وسُميَّ التّياُر النّاشئُ عن تغيُّرِ التَّدفُّقِ المغناطيسيِّ بالتّيارِ الحثّيِّ.
إنَّ نقلَ الطَّاقةِ الكهربائيّةِ عبرَ مسافةٍ مُعيّنةٍ كانَ حُلمٌ بالنّسبةِ للمُخترعِ الشّهيرِ نيكولا تِسلا الّذي عاشَ في القرنِ التَّاسعِ عشر، حيثُ حاولَ تعزيزَ الجُهدِ باستخدامِهِ للمُكثّفاتِ وتَوصَّلَ في النّهايةِ إلى اختراعٍ نُسمِّيه وشائعَ تِسلا.
بهذه الطّريقةِ، أثبتَ الباحثونَ أنَّه من الممكنِ نظريًّا إرسالَ الطّاقةِ الكهربائيّةِ بينَ دارتَينِ دونَ الحاجةِ لوصلِهِما معًا عبرَ أسلاكٍ، أي عمليّةُ نقلِ الطّاقةِ الكهربائيّةِ لاسلكيًّا للأجسامِ المُتحرّكةِ ممكنةٌ وبالتّالي يمكنُ شحنُ السّيّاراتِ الكهربائيّةِ والهواتفِ الذّكيّةِ أثناءَ حركتها.
المحاولاتُ الأولى بدأت في معهد MIT حيث تمكّنوا من نقلِ 60 واطٍ من القدرةِ الكهربائيّةِ بفعاليّةِ 40 في المئة إلى جسمٍ ثابتٍ عبرَ مسافةِ مترَين، ولكن كما ذكرنا سابقًا، فإنَّ التّيارَ ينشأُ بسببِ تغيُّرِ تدفقِ المجالِ المغناطيسيِّ، أمَّا إذا كان الجسمُ يتحرَّكُ أو إذا كان في زاويةٍ خاطئةٍ فلن يتولَّدَ تيارٌ أعلى وهذه هي المشكلة.
للتّغلُّبِ على ذلك، استخدمَ الباحثونَ نظامًا أبسطَ مؤلفًا من مُضخِّمِ جهدٍ ومقاومةٍ في التّغذيةِ العكسيّةِ للدّارةِ، فيتمُّ ضبطُ الجُهدِ تلقائيًّا اعتمادًا على استجابةِ دارةِ الاستقبال.
وكما يقول الباحث "Sid Assawaworrarit" فإنّ إضافةَ المُضخِّمِ والمقاومةِ يزيدُ من فعاليّةِ إرسالِ الطّاقةِ عبرَ مسافةِ مترٍ واحدٍ على الرّغمِ من تغيُّرِ اتّجاهِ وشيعةِ الاستقبال، وهذا يُلغي الحاجةَ لضبطٍ تلقائيٍّ ومستمرٍ لأيِّ جزءٍ من الدّارة.
دونَ استخدامِ أيِّ شكلٍ من أشكالِ الضّبطِ أو تقنيّاتِ التّغذيةِ العكسيّةِ، سيخفُّ سطوعُ اللّيدِ المتحرِّكِ كُلَّما تحرَّكَ بعيدًا، أمّا باستخدامِ المُضخِّمِ ومقاومةِ التّغذيّةِ العكسيّةِ، يبقى الضَّوءُ ثابتًا خلالَ كاملِ المسافةِ القصيرةِ وهكذا يتمُّ نقلُ الطّاقةِ لاسلكيًّا وبفعاليّةٍ إلى السّيّاراتِ الكهربائيّةِ أثناءَ تحرُّكها.
ويقولُ المهندسُ الكهربائيُّ " Shanhui Fan" أنَّهم يأملونَ بتطبيقِ هذه التّقنيّةَ ليس فقط لشَحنِ السّيّاراتِ الكهربائيّةِ بل وللأجهزةِ الصّغيرة أيضًا كالهواتفِ المحمولةِ أو حتّى الرُّوبوتات، كمّا ومن الممكنِ تعزيزُ كميّةِ الطّاقةِ الّتي تستقبُلها الدّارةُ المُتحرِّكةُ طالما أنَّها تستخدمُ المعدَّاتِ اللّازمةِ لذلك.
تجدرُ الإشارةُ إلى أنَّ الحقولَ المغناطيسيّةَ النّاشئةَ عن الوشائعِ منخفضةَ التّوتُّرِ وذلكَ لا يُشكِّلُ خطرًا.
حتّى الآن، تستطيعُ الوشائعَ الكُبرى إرسالَ كميّةٍ من الطّاقةِ الكهربائيّةِ تصلُ إلى 10.5 فولط، وهي كافيةٌ لتشغيلِ جهازِ راديو صغير، ولكنَّ الهدفَ الأكبرَ يبقى في استخدامِ هذه التّقنيّةِ لشحنِ السّيّاراتِ الكهربائيّةِ أثناءَ تحرُّكِها. تبقى هناكَ تحدِّياتٌ كثيرةٌ ولكن ما تمَّ إنجازُهُ كخطوةٍ أولى يُعتَبَرُ هامًّا جدًّا.
[[[[vid:]]]]
لقد شهِدت السّنواتُ الأخيرةُ تقدُّمًا كبيرًا فيما يتعلَّقُ بنقلِ الطّاقةِ الكهربائيّةِ لاسلكيًّا، ومن بينها محاولاتُ شركةِ ديزني أيضًا والّتي أعلَنَت عن نجاحِها في تصميمِ غرفةٍ تتميَّزُ بخاصيّةِ شحنِ جميعِ الأجهزةِ الّتي تحتويها لاسلكيًّا.
المصادر:
1 - هنا
2 - هنا