Draadloze stroom een feit
De warboel van elektrische draden waarmee we onze laptops, mobiele telefoons en PDA's laden konden binnenkort wel eens tot het verleden behoren — als we een team van Amerikaanse wetenschappers mogen geloven. Zij hebben laten zien hoe energie zonder draden overgedragen kan worden door middel van speciale "resonant" antennes.
De onderzoekers gebruikten het systeem om een 60-W lamp te laten branden op een afstand van 2 meter van de zender, en volgens deze geleerden kan het systeem eenvoudig verkleind worden voor gebruik in PDA's e.d. zonder verlies van efficiency.
Draadloos transport van energie is geen nieuw concept – begin 1900, voordat er elektriciteitsnetten waren, had de Servische uitvinder Nikola Tesla al visioenen van een wereld die draadloos van energie voorzien werd door middel van een netwerk van hoogspannings "Tesla coils". Hoewel dit nooit uitgevoerd is vanwege de gevaarlijk hoge elektrische veldsterkten die hiermee gepaard ging, hebben recente ontwikkelingen de interesse in draadloze overdracht van energie weer gewekt.
Helaas zijn ontwerpen die uitgaan van zenders die in alle richtingen stralen te inefficient gebleken, en degenen die experimenteerden met unidirectionele zenders liepen tegen het probleem aan dat er direct zicht tussen zender en ontvanger moest zijn, wat in veel toepassingen niet handig was.
Afgelopen jaar hebben wetenschappers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) een manier voorgesteld om deze problemen te omzeilen door gebruik te maken van niet-stralende nabije-veld elektromagnetische golven. Deze golven worden meestal opgewekt tesamen met de bekendere stralende golven zoals die in de draadloze communicatie worden gebruikt, maar sterven doorgaans snel uit als de afstand tot de antenne groter wordt.
Marin Soljacic en zijn collega's bedachten dat als de ontvanger met de zender in resonantie gebracht zou kunnen worden, het nabije veld een stroom tussen die twee zou moeten kunnen laten lopen. Op deze manier zouden objecten die niet in resonantie zijn met de zender, het signaal niet onderbreken en ook nauwelijks absorberen.
Soljacic's team heeft dat idee nu in de praktijk gebracht. Gebruik makend van deze theorie hebben ze een stel cirkelvormige koperen antennes gemaakt. Een van deze antenne's is verbonden met een voeding, terwijl de andere verbonden werd met een 60-W lamp op een afstand van 2 meter. Door een wisselstroom door de eerste antenne te sturen, werd een magnetisch veld opgewekt dat in resonantie gekoppeld werd met de tweede antenne. Daardoor werd in de tweede antenne een stroom geinduceerd. Deze stroom liet de lamp op volle sterkte branden met een transmissie eficciency van 40%, precies zoals het team van MIT voorspeld had.
Hoewel de demonstratie gedaan werd met antennes die meer dan een halve meter in doorsnede waren, zeggen Soljacic en zijn medewerkers dat verkleinde uitvoeringen van het systeem tot de mogelijkheden behoren, voor toepassingen in bijvoorbeeld draagbare apparatuur, zonder dat de efficiency afneemt. Hiermee kunnen dan ook medische implantaten ontworpen worden zonder dat deze lastige draden nodig hebben.