Der Weg zum besseren kabellosen Laden führt über die Distanz
Die Berücksichtigung von Strahlungsverlusten ist der Schlüssel zu einer effizienten drahtlosen Energieübertragung über große Entfernungen.
An der Aalto-Universität wurde eine bessere Methode zum kabellosen Aufladen über große Entfernungen entwickelt. Die Ingenieure haben die Art und Weise optimiert, wie Antennen, die Strom senden und empfangen, miteinander interagieren, indem sie sich das Phänomen der „Strahlungsunterdrückung“ zunutze machen. Das Ergebnis ist ein besseres theoretisches Verständnis der drahtlosen Energieübertragung im Vergleich zum herkömmlichen induktiven Ansatz, was einen bedeutenden Fortschritt auf diesem Gebiet darstellt.
Beim Aufladen über kurze Entfernungen, z. B. durch Induktionspads, werden magnetische Nahfelder genutzt, um Energie mit hoher Effizienz zu übertragen, aber bei größeren Entfernungen nimmt die Effizienz drastisch ab. Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass dieser hohe Wirkungsgrad über große Entfernungen aufrechterhalten werden kann, indem der Strahlungswiderstand der Schleifenantennen, die den Strom senden und empfangen, unterdrückt wird. Zuvor hatte dasselbe Labor ein omnidirektionales drahtloses Ladesystem entwickelt, mit dem Geräte in jeder beliebigen Ausrichtung geladen werden können. Jetzt haben sie diese Arbeit mit einer neuen dynamischen Theorie des drahtlosen Ladens erweitert, die sowohl nahe (nicht-strahlende) als auch ferne (strahlende) Entfernungen und Bedingungen genauer betrachtet. Insbesondere zeigen sie, dass eine hohe Übertragungseffizienz von über 80 % bei Entfernungen erreicht werden kann, die etwa fünfmal so groß sind wie die Antenne, wobei die optimale Frequenz im Hundert-Megahertz-Bereich genutzt wird.
Wir wollten ein Gleichgewicht zwischen der effektiven Leistungsübertragung und dem Strahlungsverlust finden, der bei größeren Entfernungen immer auftritt“, sagt der Hauptautor Nam Ha-Van, ein Postdoktorand an der Aalto-Universität. Wenn die Ströme in den Schleifenantennen gleiche Amplituden und entgegengesetzte Phasen haben, können wir den Strahlungsverlust ausgleichen und so die Effizienz steigern.
Die Forscher haben eine Möglichkeit geschaffen, jedes drahtlose Energieübertragungssystem zu analysieren, entweder mathematisch oder experimentell. Dies ermöglicht eine gründlichere Bewertung der Effizienz der Energieübertragung sowohl über kurze als auch über weite Entfernungen, was bisher noch nicht möglich war. Anschließend testeten sie, wie die Aufladung zwischen zwei Schleifenantennen (siehe Bild) funktioniert, die im Verhältnis zu ihrer Größe in beträchtlichem Abstand angeordnet sind, und stellten fest, dass die Strahlungsunterdrückung der Mechanismus ist, der zur Steigerung der Übertragungseffizienz beiträgt.
Es geht darum, den optimalen Aufbau für die drahtlose Energieübertragung zu finden, egal ob in der Nähe oder in der Ferne“, sagt Ha-Van. Mit unserem Ansatz können wir jetzt die Übertragungsdistanz über die von herkömmlichen drahtlosen Ladesystemen hinaus verlängern und dabei eine hohe Effizienz beibehalten. Die drahtlose Energieübertragung ist nicht nur für Telefone und Gadgets wichtig; auch biomedizinische Implantate mit begrenzter Batteriekapazität können davon profitieren. Die Forschung von Ha-Van und Kollegen kann auch Barrieren wie menschliches Gewebe berücksichtigen, die das Aufladen behindern können.
Quelle
Aalto-Universität 2023 | Amanda Alvarez | Übersetzt mit www.DeepL.com/Translator (kostenlose Version)
