Ta del av allt innehåll på Aktuell Hållbarhet
Starta din prenumeration

Prenumerera

Fredag15.01.2021

Kontakt

Annonsera

Meny

Starta din prenumeration

Prenumerera

Sök

Klimat

Fjärrelektricitet – bara en simpel bluff?

Publicerad: 10 Augusti 2009, 04:51

Visst känns det väl fint att kunna ladda mobilen eller köra TVn utan sladd? Men det funkar inte i praktiken.


Flera företag (Witricity, Powercast etc) har på det senaste dykt upp och påstått att de kan överföra ström i luften, så att man ska kunna ladda sina småapparater genom att bara lägga dem i närheten av en energisändare. (Hej, hej Tesla)

Witricitys ingångsbild är tämligen utopisk. Den lila spolen på väggen kan aldrig någonsin överföra så mycket energi som behövs för att köra en laptop.

Det hela ska fungera som en resonant transformator, på så sätt att det sitter en spole i en sändardel som man pluggar in i väggurtaget. Spolen sänder på cirka 10 megahertz och alla apparater man ska ladda har en mottagarspole avstämd till samma frekvens med mycket högt Q-värde, så att kopplingen mellan de båda blir stark. Avsikten är att skapa en transformator.

Det är just där det spricker. Undrar du varför man lindar transformatorer så tätt det bara nånsin går och förser dem med järnkärna? Det är för att få upp verkningsgraden.

Ett av företagen, Witricity, hävdar att de kan få en verkningsgrad på upp till 95% på korta avstånd (en centimeter) och cirka 40% över längre avstånd (osagt vilka avstånd). Om du har provat i skolan med en byggsatstransformator att skruva bort järnoket, så ser du hur mycket verkningsgraden minskar och förlusterna i kopparn ökar. Lyft sedan upp den ena spolen ur järnet så försvinner verkningsgraden nästan helt och hållet. Vrid den ena spolen 90 grader så blir den överförda effekten nästan noll.

Verkningsgraden beror helt på hur stora de luftlindade spolarna är. Om spoldiametern är cirka 50 % av avståndet mellan spolarna kan den här typen av överföring vara möjlig. Med storleken på en mobiltelefon (4 centimeter) kan man alltså överföra hyggligt med energi upp till 8 centimeter. Med ett Q-värde på 100 på spolarna så räcker det med att ett par procent av flödet passerar mottagaren för att få ”användbar” verkningsgrad, fast det rör sig ändå bara om ett par procent av den utstrålade energin som kommer fram. Nu är väl Wintricitys påstådda 40 % inget att jubla över ifall man ska mata sin laptop, som kanske drar 50 watt. Det tänkta fallet med 5 meter ovan är helt uteslutet.

Sen finns risken för att man bränner andra saker med inducerade strömmar. Dioder i närheten (måhända i själva mobiltelefonen, laptopen etc) kommer att generera övertoner mm (se avsnittet om FCC nedan), så metoden blir i realiteten tämligen klumpig och kan ge oväntade biverkningar i annan utrustning. Detta kan i förlängningen betyda att utrustning runt omkring måste innehålla skärmning mot fjärrelektricitet för att överleva.

På andra sidan väggen står en laptop på en tvärhands avstånd. Då fungerar det.

(O)Praktiskt exempel

För att utröna den sanna verkningsgraden släppte redaktionen problemet på en civilingenjör med vidhängande CAD-program. Han fick beräkna tre driftfall. Resultatet var inte så uppmuntrande.

– Med en spoldiameter på 50 % av avståndet mellan spolarna är kopplingen mellan spolarna cirka 0,75 %.
– Med en spoldiameter på cirka 62 % av avståndet är kopplingen cirka 1 %.
– För att det ska bli bra behöver man Q-värden som är betydligt större än 100, vilket är en svårighet i sig. Värdena i simuleringen nedan gäller för 10 megahertz.

Ej resonant transformator
Inspänning 100V topp, ström 1,5A topp, ineffekt: 1,22 W
Uteffekt vid 50 Ohm last: 3,6 mW, verkningsgrad: 0,29 %

Resonant primär, Q-värde 100
Inspänning 100V topp, ström 0,025A topp, ineffekt: 0,73 W
Uteffekt vid 50 Ohm last: 3,6 mW, verkningsgrad: 0,49 %
Uteffekt vid 63 Ohm last: 3,7 mW, verkningsgrad: 0,51 %
Uteffekt vid 100 Ohm last: 3,4 mW, verkningsgrad: 0,47 %
Medelverkningsgrad: 0.49 %

Resonant primär och sekundär, Q-värden cirka 100
Inspänning 100V topp, ström 0,025A topp, ineffekt: 1,07 W
Uteffekt vid 6300 Ohm last: 147 mW, verkningsgrad: 13,7 %

Som synes gör resonansen stor skillnad, men för att ligga på topp så måste troligen både sändare och mottagare kunna stämmas av så att de alltid ligger i resonans. Det kan bli betydande underhållsproblem.

Simulationen utfördes på effekter omkring en watt, men verkningsgraden förblir densamma om man höjer effektnivåerna. Beräkningen gäller bara om spolarna ligger axiellt. Om spolarna är riktade 90 grader ifrån varandra är verkningsgraden noll och den utstrålade effekten kan vara oändlig utan att något överförs.

(O)Praktiska tillämpningar

Att som Witricity tro att man kan ladda sin elbil trådlöst bara man kör in den i garaget, ja då riskerar man att bli grillad själv så fort man sticker ut huvudet genom bildörren, om man inte kan parkera precis intill sändarspolen.

Witricity hävdar själva att enorma pengar går åt till att köpa och underhålla kontaktdon och överföra elektricitet från där den skapas till där den förbrukas. Och med Witricitys system skulle det mesta av den strålas ut i rymden och försvinna.

Som demonstratören visar på MSN-videon, som Witricity hänvisar till, så stannar den trådlösa köksmixern så fort man lyfter den ett par centimeter över sändarspolen. Ladda batterierna i en fjärrkontroll, ja, om den ligger ovanpå sändarspolen, men driva en elvisp, aldrig.

Som du ser behövs en hart när enorm spole på 20 centimeters avstånd från TVn på andra sidan väggen för att överföra så mycket energi så att TVn kan användas.

FCC kommer att få spatt

På 10 MHz så får man inte stråla mycket om man ska uppfylla EMC-direktiven. Om vi tar gränsvärdet vid 30 megahertz och 3 meters avstånd på 40 dbuV, så blir det 100 uV. 100 uV i 50 ohm är det 0,2 nanowatt. Så värst mycket energi går inte att överföra om man inte får undantag från EMC-direktiven.

Sannolikt finns det inte så mycket plats över på kortvågsbandet så att man kan tillåta ”död” sändning runt 10 megahertz med väldiga uteffekter.

Det ligger i sakens natur att sändaren inte ska vara riktad. Man ska ju kunna plocka upp energin lite var stans i rummet och inte behöva lägga mobilen eller vad det nu kan vara, på något särskilt ställe. Det betyder att energin strålar åt alla håll, ut genom väggen också, och ut på gatan.

I Witricitys text finns avsnittet ”Från milliwatt till kilowatt” där man hävdar att metoden är flexibel och kan anpassas för många olika effektbehov. Med en kilowatt kan man utan vidare sända till Kina på 10 megahertz, samtidigt som man bränner rumpan av sig om man står för nära.

Non-Radiative Non-sense

Vore det inte lättare att bara dra en sladd? Notera att spolarna måste ligga axiellt.

För att nu inte tala om stråltanterna, som är så rädda för alla elektromagnetiska fält. De kommer att få spasmer och falla ned döda om de kommer i närheten av ett hus som är utrustat med sändare för trådlös elektricitet.

WiTricity hävdar att de överför energi utan strålning och att det bara rör sig om närfältseffekter som är rent magnetiska. Detta är givetvis svammel. Alla sändningar får ett magnetiskt och ett elektriskt fält och även om magnetfältet kanske är mest användbart i närfältet rör det sig fortfarande om en helt vanlig radiosändare i fjärrfältet.

Om det inte är baserat på strålning, alltså inte en överföring av energi i form av fotoner, vad är det då?

Nonsensfaktorn ökar radikalt när Witricity börjar förklara vad deras metod är och inte är. Det är inte som magnetresonanskameror (nänä). Det är inte en riktad radiosändning (men väl en rundstrålande). Amerikaner har någon slags sjuk förkärlek för teslaspolar, resonanta högfrekvenstransformatorer som man använder till att skapa stora och långa gnistor med, huvudsakligen för de visuella effekternas skull. Men Witricity är alltså inte heller som Nicola Teslas Wanderclyffe Tower, ett cirka 100 meter högt transformatortorn som Tesla byggde i New York i början av 1900-talet i avsikt att överföra elektricitet trådlöst över hela världen. Wintricitys apparater fungerar inte på detta sätt, men Teslas arbete används som referens i de artiklar som Wintricitys ”vetenskapsmän” publicerar (varför?).

Wintricity avslutar med en riktig dängare: ”…metoden är säker att använda i ett vanligt hem, sjukhus, kontor eller industrimiljö.”

Tro inte på det här: www.witricity.com/index.html

Jörgen Städje

Dela artikeln:


Håll dig uppdaterad med vårt nyhetsbrev

Genom att skicka in mina uppgifter godkänner jag Bonnier Business Media AB:s (BBM) allmänna villkor. Jag har även tagit del av BBM:s personuppgiftspolicy.