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比無線充電更便捷,無線輸電技術( 二 )

云知道輸電


構建能量場所消耗掉的電能遠遠超過用電器消耗掉的，而絕大多數的能量都以電磁波的形式散逸 。所以，現在的無線電能傳輸，大多不是構建整個能量場，而是用高頻電磁波定向的發射能量，然后在一定距離和角度內用線圈接收 。我們學院的課題就是這么做的 。問題沒有解決，定向的發射電能確實提高了效率，但是一個無線電源只能給一個電器供電，還有考慮到距離限制，也跟電源線差別不大了 。
而且電感線圈的制造非常困難，稍有偏差，在接受電能的時候諧振就會出各種奇怪的情況 。還有個干擾的問題，空間中的其他電磁波對諧振有些影響，哥的師兄正在糾結這個問題 。另外無線電源發射的電磁波是個電磁污染源 。要是在射電望遠鏡旁邊弄個這玩意，天文臺的不打死你才有鬼 。其實，偷偷的說（別告訴我師兄），我個人對無線輸電解決上面這些問題沒什么信心 。
無線電能傳輸的設想提出快兩個世紀了，我們幾乎沒怎么前進 。除非當人們擁有了幾乎無限的電能，也就是可控核聚變商業化之后 。那時，電能使用的效率讓步于便捷，無線輸電技術一定會迅速的普及并且消滅電源寫，就像寬帶消滅撥號一樣 。超導技術的概念比無線電能傳輸晚很多 。人們發現，當一些導體的溫度下降到一定溫度之后，導體的電阻就消失了 。
這種現象就叫做超導 。用超導材料做的線圈，很小的電壓就能激發起極大的磁場 。如果用在輸電線上，那么對電力系統而言簡直就是天翻地覆的變化 。沒有線路損耗，不用考慮配電距離……哥的供配電教科書估計除了名字以外都得重寫吧……但是（怎么又是但是……），這一美好的構想還實現不了，因為大部分導體都需要降溫到一個令人發指的程度才肯變身超導體 。
所以超導的研究現在很大程度上就是努力尋找高溫超導體 。這里的高溫并不是說很高的溫度下就具有超導現象，而是比起以前現在低的沒那么令人發指了 。1993年，法國人發現了135K，也就是零下138攝氏度條件下就能變成超導體的材料 。二十多年后的今天，超導溫度已經提高到150 左右了 。等找到能在300-350K溫度范圍內超導的材料之后，再想辦法降低制造成本，拿來做電力系統的輸電線……擦擦口水，畫面太美 。
特斯拉的無線輸電技術靠譜嗎？以現在的條件能實現全球無線供電嗎？

比無線充電更便捷,無線輸電技術


【比無線充電更便捷,無線輸電技術】在19世紀末，尼古拉·特斯拉曾經進行過無線輸電實驗 。在特斯拉的設想中，電力傳到遠方的用電設備無需借助導線傳播，而是直接在空中傳播，從而極大降低輸電成本 。特斯拉的無線輸電原理利用到了現在被稱為舒曼共振的一種全球性的電磁共振 。地球表面和電離層形成一個空腔或者說電容，閃電的放電能夠產生和激發全球性的電磁共振，在7.83赫茲出有一個明顯的峰值 。
特斯拉設想，地球可以作為輸電導體 。通過地面的特斯拉線圈，交流電脈沖被輸送到地面和電離層的諧振空腔中形成電磁共振，這樣電能就可以在大氣內不斷傳播，并且功率損失非常小 。在地球上的任何一個地方，只要有類似的諧振電容天線，就能接收到空中的交流電 。為此，在1901年，特斯拉建造了一座大型高壓無線電站，現在被稱為沃登克里弗塔，他想以此進行遠距離的無線輸電和無線廣播實驗 。
因為無線輸電和無線廣播在本質上是一樣的，它們都是依賴于無線電波的發射和接收 。不過，由于遠距離的無線廣播技術被馬可尼先一步實現，沃登克里弗塔的建設失去了資金支持 。不久后，沃登克里弗塔被拆除掉，特斯拉始終未能進行遠距離的無線輸電實驗 。時至今日，特斯拉當年的設想一直沒能實現 。原因應該不是科學原理的問題，而是來自技術和成本方面 。

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