Antena do łapania energii z powietrza
Naukowcy z Georgia Institute of Technology (Gatech) znaleźli sposób na przechwytywanie i wykorzystywanie energii emitowanej przez przekaźniki radiowe, telewizyjne, sieci komórkowe czy satelity komunikacyjne. Takie źródła energii mogą w przyszłości zasilać sieci bezprzewodowych czujników, procesory czy inne układy scalone.
Wokół nas znajduje się dużo elektromagnetycznej energii, ale nikt nie potrafił jej wyłapać - stwierdził profesor Manos Tentzeris z Gatechu. Używamy ultraszerokopasmowej anteny, która pozwala nam korzystać z różnych sygnałów w różnych zakresach częstotliwości, znacznie zwiększając nasze możlwości zbierania energii - dodaje uczony.
Tentzeris i jego współpracownicy wykorzystują drukarkę atramentową do połączenia czujników, anten i innych urządzeń zbierających energię na papierowym lub polimerowym podłożu. Wynalazek został zaprezentowany podczas organizowanego przez Instytut Inżynierów Elektryków i Elektroników „Sympozjum anten i systemów propagacji".
System Tentzerisa przechwytuje częstotliwości od 100 MHz do 15 GHz, konwertuje następnie energię mikrofalową z prądu zmiennego na prąd stały i przechowuje ją w akumulatorach bądź kondensatorach.
Z samych częstotliwości wykorzystywanych przez telewizję udaje się zebrać setki mikrowatów mocy. System działający w szerszym spektru może zebrać ponad miliwat. Taka ilość energii wystarczy by zasilić wiele różnych urządzeń, w tym czujniki i mikroprocesory.
Naukowcy z Gatech twierdzą, że połączenie ich wynalazku z superkondensatorami i urządzeniami pracującymi w cyklach pozwoli na zasilanie urządzeń wymagających do pracy ponad 50 miliwatów.
Już w tej chwili są w stanie zasilać czujnik temperatury przechwytując fale elektromagnetyczne emitowane prze położony w odległości pół kilometra przekaźnik telewizyjny. Przygotowują też następny pokaz - chcą zaprezentować mikrokontroler, który zacznie działać po wystawieniu go na zewnątrz budynku.
Urządzenie zbierające energię ze źródeł elektromagnetycznych może pracować samo lub współpracować z innymi. W połączeniu np. z ogniwem fotowoltaicznym może w nocy doładowywać akumulatory bądź zapobiegać ich rozładowywaniu się. Może też być używane jako zasilanie awaryjne w razie nagłej awarii, może wysłać sygnał alarmowy czy uruchomić automatyczne funkcje naprawcze.
Postęp w tej dziedzinie jest bardzo szybki. Gdy Tentzeris rozpoczynał w 2006 roku prace nad obwodami drukowanymi na papierze, były one w stanie pracować na częstotliwościach 100-200 MHz. Teraz możemy na papierze drukować obwody pracujące z pasmem do 15 GHz. Gdy są drukowane na polimerach, współpracują z pasmem 60 GHz - mówi Rushi Vyas, współpracownik Tentzerisa.
Komentarze (16)
zyghom, 9 lipca 2011, 09:07
czy to oznacza, ze jak sie rozwinie ta technologia to bedzie sie to nazywalo najzwyklejszym "zlodziejstwem" w sensie, ze nadajniki bede musialy zwiekszac moc, by skompensowac moc pobierana przez w/w odbiorniki?
MikiWay, 9 lipca 2011, 10:08
No właśnie prawo zachowania energii? Ale chyba taka antena jest tylko biernym odbiornikiem inaczej musiała by działać jak taki elektromagnetyczny "vortex" pożerający fale radiowe.
pogo, 9 lipca 2011, 12:09
taka antena będzie równie dobrze mogła robić za ekran elektromagnetyczny... za nią będzie dużo słabszy sygnał... i z tego powodu średnio mi się podoba ten pomysł...
z drogiej strony... gdyby były odpowiednio rozmieszczone i łapały tylko energię, która i tak się marnuje (idzie w ziemię lub w powietrze) to nikt by nie zauważył strat energii, a wręcz byłyby to oszczędności
luxorr, 9 lipca 2011, 12:44
wcale to zadna nowosc.
Tesla lapal fale radiowe juz 120 lat temu.
ja z synem 3 klata temu ladowalismy kondensatory z anteny wystawionej w powietrze.
Gdyby ludzie tylko troszke poswiecili czasu na takie rzeczy to monopol energetyczny juz dawno przestal by istniec.
Tolo, 9 lipca 2011, 14:04
Takie głupoty to czasem aż żal czytać.
Mamy właśnie nowe pokolenie naukowców którzy nie tylko są debilami ale w imię swojego debilizmu robią jeszcze debili z ludzi w koło chcąc urosnąć do rangi jakiś magów przez ogłupianie innych.
Bzdura nic nie znaleźli. Już w czasie wojny w rodzinnym domu babci na strychu brat babci słuchał sobie radia w oparciu o odbiornik detekcyjny zasilany zgadnijcie jak?
Wiec szukać specjalnie nie było czego. A tym bardziej znaleźć.
Sra...e w bambus... MOze jeszcze grzejniki bojlery albo klimatyzacje?
Moja komórka radzi sobie z tym całkiem nieźle telewizor też całkiem nieźle.
Nic nowego.
No i mamy kolejne straty na konwersji energii której praktycznie nie ma.
Setki mikrowatów, no no nie przelewki setki idiotów mogą pomyśleć ze to dużo.
A ten miliwat to brzmi jak gigawat. Normalnie już pędzę budować elektrownie.
Nie będę się pastwił nad kretynami porównując to do akumulatora samochodowego. Bo tego nawet z ogniwem fotowoltaicznym z kalkulatora nie ma o porównywać.
Można też połączyć z baterią zamiast super-kondensatora. Jeśli już jesteśmy przy pracy w cyklach to to kolejne wodogłowie, jeśli uwzględnimy straty na kondensatorze i całej reszcie i to dość pobieżnie to okazuje się ze urządzenie podbierając 50 miliwatów może pracować całą sekundę na minute. Pracując sekundę na godzinę mogło by nawet z 3 waty pobierać Jest szaleństwo.
No extra tylko ze czujnik temperatury to najczęściej termopara która sama prąd produkuje w oparciu o zjawisko termoelektryczne wietrze tu koleje podstęp. A ileż to ten przekaźnik tv miał mocy? Poza tym lepiej było by bezpośrednio jemu kraść prąd przedłużaczem. I następna sprawa nie odległość od nadajnika jest istotna a kwadrat tej odległości.
Najlepiej będzie z akumulatorem współpracować
Ogólnie bez sensu.
zyghom tak to właśnie to oznacza tylko ze do tego nie ma to żadnej sprawności. Rozwój tego jest z góry ograniczony mocą wypromieniowaną.
MikiWay jak jedna antenę zasłonisz druga to ta zasłonięta będzie słabo odbierać. Bardzo skutecznie zasłaniają anteny siatkowe. tak samo jak pewne materiały ekranują od fal. Takie pasożytnicze zasilanie -o ile się będzie do czegoś nadawać w ogóle- to spowoduje utrudnienia innym użytkownikom zupełnie niewspółmierne do osiągniętych z tego korzyści lub operatorzy będą musieli dla zachowania poziomu świadczenia usług ponieść większe koszty niż z tego 1 mW pożytku. Co już zauważył zyghom.
I taka antena będąc biernym odbiornikiem bardzo czynne pozera fale elektromagnetyczne które dalej już nie lecą .
luxorr nie da się tej energii wyłapać. Najoszczędniej było by jej dookoła nie promieniować. Energia w falach radiowych jest w większości wypromieniowana przez ludzi i żadnego monopolu energetycznego to nie złamie. Domu tym nie ogrzejesz ani nawet wody w bojlerze.
Takie cuda nazywają się APM ludzie się w to bawią różni zupełnie bezskutecznie.
Jajcenty, 9 lipca 2011, 14:30
Brat babci miał radio kryształkowe na 100 MHz ?
Innowacyjnością jest szeroki zakres 0,1 - 15GHz
Każdy wie, że ta energia tam jest ale nie bardzo wiadomo jak ją ugryźć. Wszyscy się pultają o urządzenia w trybie stand by a gdyby udało się im czuwać na takich małych mocach w dodatku zasilanych z powietrza to można by oszczędzić na prądzie.
matips, 9 lipca 2011, 15:19
@Jacenty: Cena energii to około 40gr/kWh. Urządzenie konsumujące 1 mili wata czyli .001W zużywa w ciągu godziny .001Wh czyli .000001kWh. To całe .00004gr w ciągu godziny. Czegokolwiek używasz w trybie stan-bay, żywotność tego nie przekroczy 10 lat (a prawdopodobnie zepsuje się lub stanie się przestarzałe już po 3 latach). 10lat = 3654dni = 87696 godzin. Da nam to oszczędność 3,5 gr w ciągu 10 lat pracy anteny. Dla urządzeń pracujących 3-4 lata da nam 1,2 gr oszczędności. Przyjąłem bardzo zawyżone rachunki - "genialna" antena nie wytwarza 1mW a około 0.1mW (sto mikro watów) więc naprawdę zaoszczędziłbyś .12gr. Ponieważ nie można się rozliczać w ułamkach groszy zaokrąglamy zysk do 0gr.
Propos kompromitowania durnych przekonań wynikających z niechęci doliczenia przypomniała mi się anegdotka opowiedziana przez pewnego profesora. Spotkał się kiedyś ze znajomym i dowiedział się, że ten od paru miesięcy buduje paralotnię ze śmigłem zasilanych pedałowaniem paralotniarza. W obliczeniach zajmujących minutę wykazał, że człowiek, nawet pomijając straty energii, ma za małą moc by unieść paralotnię.
Wracając do wątku - zbudowanie dekodera, telewizora czy wierzy zużywającej w trybie stand-by 1mW mocy jest już sukcesem na tyle dużym, że nie ma potrzeby montować głupich anten.
Prawdę mówiąc nie widzę zastosowania dla tej anteny. Połączenie 100000 anten nie da nam 10W mocy. Wszędzie tam gdzie wystarczy moc .0001W można użyć innych źródeł energii - choćby ogniw słonecznych, lub wykonanych w nanotechnologii i ukrytych w szkle. Można co najwyżej rozważać ją jako kroku do uzyskania wydajnego bezprzewodowego zasilania.
waldi888231200, 9 lipca 2011, 18:53
Zwykły kolektor słoneczny dachowy zajmuje się wychwytywaniem (jest anteną) fal EM a może wydusić 1500W*m2/h więc takie znów nieopłacalne to nie jest (6m2 kolektora wystarczy do zagrzania 300l ciepłej wody użytkowej dziennie ).
matips, 9 lipca 2011, 22:56
Słuszna uwaga - kolektor słoneczny zbiera defacto fale elektromagnetyczne jakimi jest światło słoneczne. Jeśli ten wynalazek może być użyty do zwiększenia wydajności ogniw to cofam wszelkie zarzuty jakie przeciw niemu skierowałem. Tylko, że w artykule opisywany jest jako urządzenie do zbierania fal radiowych emitowanych przez człowieka. Zestawianie energii fal radiowych z energią jaką niosą fale radiowe jest niepotrzebne - "gołym okiem" widać, że słońce ogrzewa i podtrzymuje życie na naszej planecie, a fale radiowe ledwie wzbudzają śladowe napięcie w antenach.
Co to za jednostka "W*m2/h"?
waldi888231200, 10 lipca 2011, 01:28
1500wat * liczba metrów kwadratowych powierzchni kolektora na godzinę (inaczej liczba watogodzin razy powierzchnia kolektora).
Zbieranie energii nadajników radiowo-telewizyjno-satelitarno-radarowych też ma sens, moc tego promieniowania (sztucznego) nocą to 9W na m2 z czego 80% to 50Hz z linii wysokiego napięcia.
matips, 10 lipca 2011, 11:25
Jeśli jest to nawet 9W/m^2 to zbieranie tego (jako np. komponent ogniw słonecznych) rzeczywiście ma sens. Ale zbieranie .0001W już nie. Tak jak pisał Tolo - by zbieranie omawianym wynalazkiem .0001W miało sens muszą być spełnione następujące warunki:
- musi to być otwarta przestrzeń, gdzie powietrze wypełnione jest falami elektromagnetycznymi. Odpadają więc miejsca pod ziemią oraz obszary niezurbanizowane.
- nie może być możliwe doprowadzenie energii z sieci elektrycznej (lub może to być nieopłacalne)
- nie może być możliwe użycie ogniwa słonecznego oraz jakiegoś ich nano-wariantu. Wyklucza to miejsca mające dostęp do światła.
- z jakiegoś powodu nie można użyć lżejszej, mniejszej i tańszej baterii.
- urządzenie musi mieć średnio .1 mW mocy. Taka moc wyklucza komunikowanie się z człowiekiem przez jakikolwiek interfejs. Może co najwyżej wysyłać co 5 sekund jakiś komunikat dotyczący pomiaru np. temperatury.
Właściwą jednostką by określić wydajność kolektora byłyby W/m^2. Wat to jednostka mocy, czyli zdolność do wyprodukowania danej ilości dżulów energii w ciągu jednej sekundy. Watogodzina to zaś jednostka energii równa 3600J i nie określa ona tempa produkcji - mówi tylko ile energii zostaje wyprodukowane (lub zużyte), ale nie zawiera w sobie informacji czy trwa to sekundę czy 1000 lat. Poza tym to w jednostce "W*m2/h" nie ma watogodzin. Są W/h czyli jednostka odpowiednia dla szybkości zachodzenia zmian mocy kolektora (pochodna). m^2 nie potrafię tu zinterpretować.
Innymi słowy - by z danej k = 1500W*m^2/h wyliczyć moc (czyli to co nas interesuje) należy zastosować wzór:
P = k*t/S [W*m^2/h * h/m^2 = W]
gdzie S to powierzchnia, a t to czas czegoś tam (np. czas jaki upłynął od uruchomienia ogniwa). Wynika z tego, że im mniejsza powierzchnia ogniwa tym ogniwo to ma większą moc. Ponadto - jeśli nie będziemy wyłączać tego ogniwa przez rok osiągnie ono moc 9000 razy większą niż w pierwszej godzinie funkcjonowania.
romero, 10 lipca 2011, 11:52
A dzisiaj pada deszcz więc proponuję na końcu rynny wieżowca umieszczać turbinę która będzie produkowała prąd z spływającej wody. Przeciętny wieżowiec dwuklatkowy przyjmuję za 12x30m długość-szerokość i wysokość 35m co daje przy 750mm rocznego opadu: 12x30x0,75x1000x9,8x35=92,6 MWs czyli 26 kWh czyli 13zł na rok lub jak kto woli 2,9 Wata mocy co starczy na oświetlenie dwoma żarówkami diodowymi wejść do obu klatek schodowych
Jajcenty, 10 lipca 2011, 14:19
Mnie kusi wizja lemowskich pocieralni. Każdy obywatel miałby obowiązek codziennie wykręcić trochę wh na ręcznych induktorach.
Wszystko byłoby odnotowywane (dowody z czipami na coś sie przydadzą), w siłowniach bieżnie, orbitreki, steppery, wszystko można włączyć do sieci
Klapocjusz, 10 lipca 2011, 22:34
Jakieś 20-30 lat temu w miesięczniku Radioelektronik był schemacik radyjka zasilany z cewki nawiniętej na ferryt działało to całkiem sprawnie. Minusem był rozmiar cewki
Mariusz Błoński, 11 lipca 2011, 12:22
Zaraz, panowie... dlaczego gupi pomysł?
Sieć czujników umieszczona na ścianie budynku, na moście, na słupie energetycznym... nie musimy do czujnika doprowadzać prądu, bawić się w wymiany baterii, umieszczać go tak, by padało nań światło słoneczne. Przyklejamy czujnik (np. badający zanieczyszczenia powietrza) i już. Co jakiś czas na ścianie umieszczamy zasilane już z sieci urządzenie, które zbiera dane z czujników i je przesyła dalej.
Na mój rozum wyłapywanie niewielkich ilości energii elektromagntycznej ma sens w tego typu zastosowaniach.
romero, 11 lipca 2011, 17:05
tu akurat nie jest daleko...