全球無線輸電

標籤: 暫無標籤

261

更新時間: 2013-12-04

廣告

  無線輸電技術是一種利用無線電技術傳輸電力能量的技術,目前尚在實驗階段。 技術上,無線輸電技術與無線電通訊中所用發射與接收技術並無本質區別。但是前者著眼於傳輸能量,而非附載於能量之上的信息。無線輸電技術的最大困難在於無線電波的彌散與不期望的吸收與衰減。對於無線電通訊,無線電波的彌散問題甚至不一定是件壞事,但是卻可能給無線輸電帶來嚴重的傳輸效率問題。一個辦法是使用微波甚至激光傳輸,理論上,無線電波波長越短,其定向性越好,彌散越小。有人擔心此技術可能給人帶來健康風險,雖然尚無太多證據證實這種風險。
全球無線輸電 -概念的提出

  無線輸電的提出最早要追溯到1889年尼古拉·特斯拉這位大師

  磁學和工程上的成就,特斯拉也被認為對機器人、彈道學、資訊科學、核子物理學和理論物理學上等各種領域有貢獻。包括我們使用的互聯網,也是其貢獻之一。 拋開這些偉大的貢獻,我們來談談現在仍未被應用的一個偉大發明。

全球無線輸電 -方法的發明

  1889年他發明了「無線傳電方法」。於是在美國科羅拉多泉(Colorado Spring)建設實驗室開發及研究此項「無線傳電」技術,即是將現時的低頻(5060Hz)高壓電流轉化為「高頻電流」,然後再經由空氣作為傳送媒介來輸電。此項「無線傳電」技術不單省卻了輸電電纜的成本,更可以免去輸電時因電阻所致的損耗。經過八個月的研究后,特斯拉便決定在長島(Long Island)試建首座名為「特斯拉線圈」(Tesla Coil)的電力發射塔。

  該「線圈」其一特性,是能夠生產出既高頻又低電流的「高壓交流電」。這種「高頻電流」可經由空氣作遠距離的「無線傳電」達至另一個「接收器」處,並且對人體絕無不良影響。特斯拉發現了「高壓電流」原來轉化為「高頻的高壓電流」后,則可以無限地將電力輸送。「特斯拉線圈」(Tesla Coil)正是運用了這種「無線傳電」技術的發明,甚至它就是一種人類一直夢寐以求的「免費能源」了。

  沃登克里弗計劃 特斯拉主持的一個命名為「沃登克里弗計劃」(Wardendyffe Project)的構思就是在美國長島(Long Island)建設一座足可輸出100萬匹「交流電流」的「特斯拉線圈」。

  「特斯拉線圈」結構基本上,由一個感應圈、兩個特大電容器和一個線圈互感器所組成。

  該「線圈」其一特性,是能夠生產出既高頻又低電流的「高壓交流電」。這種「高頻電流」可經由空氣作遠距離的「無線傳電」達至另一個「接收器」處,並且對人體絕無不良影響。。在一次記者招待會上,特斯拉更展示經由「特斯拉線圈」輸出的「高頻電流」流經自己的身體,而使一顆「無線燈泡」發亮。

  特斯拉在國會的聽證會上提到:他已經可以讓強大的電力在任何時間在任何地點釋放出來。而通古斯大爆炸是否是特斯拉的一次實驗呢?

  拋開關於通古斯的無端猜測,無線傳電技術為什麼一直沒有被應用呢?

  最新電影怪人《二十面相傳》講述的就是一個特斯拉的原型機的放大版。

  分類

  無線輸電分為微波輸電和激光輸電。

  近期無線輸電進展

  2001年5月16日,在非洲留尼汪島西南部的格朗巴桑大峽谷進行了一場特殊的實驗:一隻200瓦的燈泡亮了起來。在燈泡周圍,既沒有電線,也沒有插頭和插座。實驗者居伊.皮尼奧萊是一位從事太空研究的工程師。

  居伊.皮尼奧萊的試驗就是利用微波進行長距離無線輸電。一部發電機發出的電能首先通過磁控管被轉變為電磁微波,再由微波發射器將微波束送出,40米外的接收器將微波束接收後由變流機轉換為電流,然後將電燈泡點亮。這次試驗的成功,僅是走出了無線輸電的第一步。

  第二步將從2003年開始,即給整個格朗巴桑村供電。這一步的試驗室試驗階段已經完成。目前,第一批發射器和接收器樣機已由留尼汪的企業造出。工程技術人員決定在距格朗巴桑村700米遠的山頭上建一座高壓電線塔,在山頭的峽谷邊緣修建發射器,發射器由一個小型的喇叭狀天線和一個拋物柱面反射器組成。發射器的磁控管將高壓電線塔輸來的電能轉換為電磁波束,電磁波束被谷底格朗巴桑村旁呈蜂窩狀的接收器接收。隨後,電磁波能先被轉換為高壓直流電,然後再被轉換為低壓直流電,最後被轉換為220伏的普通交流電供格朗巴桑村使用。最終,磁控管的優點是價格低廉,缺點是壽命短、工作頻率難以控制。因此,磁控管將被雷達系統上常用的速調管所取代。速調管的工作頻率極易控制,壽命也比較長,但其價格比磁控管要昂貴得多。第三種取代方案是使用半導體。

  在陸地上無線輸電的好處是發射器和接收器與大自然融為一體而不破壞環境,高壓線輸電或太陽光電板則會破壞環境;無線輸電的成本比地下電纜輸電的成本要低得多,甚至比用柴油發電機組發電的成本還要低。用於無線輸電的微波束的強度僅為每平方厘米5毫瓦,比每平方厘米100毫瓦的陽光強度小得多。因此,微波無線輸電十分安全,它不會發生電離,不會使周圍生物的基因發生變異。在微波接收器下面甚至可以種植蔬菜。

  研究人員下一步的計劃是在太空建一座太陽能發電站:將一些地球衛星送入距地面3.6萬公里高的同步軌道上,衛星上的光電板將太陽的光能轉換為電能,然後將電能用微波的形式傳送到地球表面。太空上的光電板平均每平方厘米可以接收140毫瓦的光能,為地球表面光能接收效率的8倍。而且,在太空,光能的接收不受晝夜、陰晴和季節變化的影響。

  據悉,對於太空電站生產的電能,日本和加拿大打算將電能通過微波由一架小飛機運回地面,而法國則打算在同步軌道上安置一面直徑為1公里的鏡子,將呈微波狀態的電能反射傳輸到墨西哥與巴黎、撒哈拉與北京、澳大利亞與紐約之間,即將電能傳輸到需要它的地方。日本計劃在2040年前後建立太空發電站。

廣告