Енергія з повітря – новий спосіб застосування електромагнітниххвиль - Екологічний дайджест
Провідний дослідник, професор Факультету електротехніки та обчислювальної техніки Технологічного Інституту штату Джорджія Манос Тентзеріз (Manos Tentzeris) заявив, що «надширокосмугова антена дозволила використовувати сигнали, що відносяться до різних частотних діапазонів», а значить – отримувати на виході більше енергії, ніж це будь-коли було можливе.
Джерела електромагнітного випромінювання – наприклад, пристрої зв'язку – пристосовані передачі енергії у різноманітних частотних діапазонах. Дослідники навчилися використовувати для отримання електроенергії електромагнітні випромінювання в досить широкому діапазоні частот, від 100 МГц до 15 ГГц і вище (від радіохвиль FM-діапазону до радарів, що використовуються в роботі). Новий пристрій дозволяє «збирати» цю енергію з повітря, перетворюючи змінний струм на регулярний, і передаючи для зберігання на конденсатор або батарею.
Виготовлення та ефективність
Пристрої, що дозволяють вловлювати, «збирати» та зберігати електромагнітну енергію, створюються нанесенням на паперову або гнучко-полімерну підкладку електричних компонентів та мікросхем. На виході отримуємо дешеві енергетично автономнібездротові сенсори, які можна використовувати будь-де. Для створення такого дива використовується звичайний струменевий принтер, а головний секрет виробників полягає в «унікальному рецепті власного виробництва», що регламентує додавання в емульсію срібних та/або інших наночастинок. Вибраний метод дозволяє команді вчених «друкувати» як радіочастотні компоненти і схеми, а й новітні датчики з урахуванням наноматеріалів (вуглецевих нанотрубок).
Новий винахід довело свою ефективність вже у кількох експериментах. Зокрема, дослідникам вдалося витягти зі смуги частот телевізійних каналів пару сотень мікроват енергії. Вчені впевнені, що багатосмугові системи дозволять виробляти більше одного мілівата енергії, що цілком достатньо для живлення дрібних електронних пристроїв на кшталт сенсорів та мікропроцесорів. А доповнивши технологію конденсаторами великої потужності та введенням циклічного режиму роботи, команда Технологічного Інституту штату Джорджія розраховує запитати навіть ті пристрої, для роботи яких потрібно понад 50 мл енергії. У такому варіанті енергія накопичується в конденсаторі і використовується для досягнення необхідного рівня потужності.
Переваги винаходу
В одному з експериментів вчені успішно запитали температурні датчики від електромагнітного випромінювання телевізійної станції, яка знаходилася за півкілометра від місця проведення досвіду. Незабаром вони планують продемонструвати роботу мікропроцесорного керуючого пристрою, що приводиться в дію одним лише перебуванням у повітрі.
Манос Тентзеріз пояснив, що використання широкого частотного діапазону електромагнітного випромінювання дозволяє пристрою менше залежати від обставин. Так, якщо один із частотнихдіапазонів на якийсь час зникає, система як і раніше зможе використовувати інші частоти.
Також пристрій зможе використовуватись спільно з іншими технологіями виробництва енергії. Наприклад, зібрана енергія могла б сприяти зарядці батарей від сонячних елементів протягом дня, а вночі, коли сонячні панелі не працюють, вона могла б продовжувати накопичення заряду батареї, або, принаймні, запобігати її розрядці. Не зайвою була б і підтримка резервного заряду – у разі повної відмови сонячного колектора або його акумулятора зібрана «з повітря» енергія дозволила б системі передати сигнал про порушення, можливо навіть підтримуючи критично важливу частину функцій.
Сфери застосування
Дослідники впевнені, що енергетично автономні бездротові рецептори на паперовій основі скоро стануть доступними за дуже низькою ціною. Потенційні сфери застосування, на їхню думку, включають:
- Системи безпеки аеропортів (виявлення вибухових речовин, радіоактивних матеріалів тощо);
- Енергозбереження (в будинку – відстеження показників температури та вологості, економія електроенергії за рахунок систем обігріву та кондиціювання; окремий плюс – біорозкладальність сенсорів на паперовій основі);
- Будівництво (моніторинг міцності конструкції будівель, мостів, літальних апаратів, відстеження навантаження, на яке вони піддаються і передача сигналу про нестандартні умови функціонування);
- Зберігання продовольства (моніторинг якості харчових продуктів за наявністю хімічних речовин, що свідчать про їхнє псування);
- Медицина (пристрою для автономного біомоніторингу стану пацієнта).