Aujourd'hui, une révolution dans la science a relancé l'idée extraordinaire de Tesla, qui était autrefois considérée comme une chimère et les perspectives sont incroyablement attrayantes.
Bobine Tesla
Tesla Coil est un transformateur électrique résonnant. Générateur RF pour la génération haute tension, pilotant un transformateur à faibles courants. La bobine fonctionne sur le principe de l'induction électromagnétique: un conducteur est placé dans un champ magnétique changeant et génère une tension aux bornes du conducteur. Tesla organise des démonstrations montrant comment une bobine peut être utilisée pour alimenter sans fil des ampoules à incandescence distantes de plusieurs mètres.
Même selon les normes modernes, Tesla était bien en avance sur son temps. Mais ses ambitions vont au-delà du prototype de bobine Tesla. Il a imaginé un monde dans lequel toute l'humanité pourrait avoir de l'électricité bon marché ou même gratuite. Il a repoussé les limites en donnant vie à quelque chose de plus fonctionnel.
La tour Wardenclyffe était une station émettrice sans fil expérimentale conçue pour les télécommunications dans le monde entier.
Cependant, la principale obsession de Tesla était la transmission d'énergie sans fil. Il a reçu des fonds pour construire la tour, la cachant comme une tour de télécommunications. Il a déjà prouvé que les signaux haute fréquence peuvent être transmis sans fil à l'aide de transformateurs à bobine Tesla.
D'autres expériences secrètes dans son laboratoire l'ont convaincu qu'il pouvait transmettre de l'électricité en utilisant les couches supérieures de l'atmosphère terrestre. La tour Wardenclyffe était le prototype de ce que Tesla envisageait comme un réseau de tours couvrant le globe et recevant un accès sans fil à distance à l'alimentation d'une station centrale.
Le plan de Tesla était de produire de l'électricité à partir d'une mine de charbon voisine et de l'envoyer dans le monde entier à l'aide d'une tour, un peu comme les ondes radio sont transmises sans fil sur de longues distances. Dans une interview avec The American Magazine, Tesla a capturé sa vision avec ces mots vifs:
«La puissance peut être, et sera, sans fil dans un proche avenir, à toutes fins commerciales telles que l'éclairage des maisons et le contrôle des avions.» J'ai découvert les principes de base et il ne reste plus qu'à les développer commercialement. Lorsque cela est fait, vous pouvez aller n'importe où. point du monde - au sommet d'une montagne surplombant votre ferme, l'Arctique ou le désert - et installez un petit appareil qui vous donnera de la chaleur pour cuisiner et de la lumière pour lire. "
Malheureusement, les ambitions débridées de Tesla n'ont jamais vu le jour. La voie a été fermée après que J.P. Morgan a coupé le financement du projet et que Tesla a fait faillite. La tour inachevée a été démolie en 1917 pour remplir certaines des obligations financières de Tesla. Jusqu'à présent, le concept de puissance sans fil a été enterré sous les décombres des contraintes bureaucratiques, politiques et financières.
L'électricité sans fil de nos jours
Plus de 100 ans se sont écoulés depuis l'effondrement des espoirs. Plusieurs entreprises entrent maintenant sur le marché avec des technologies capables de transmettre de l'énergie en toute sécurité par voie aérienne. Emrod , une startup soutenue par le gouvernement néo-zélandais, mène la course contre les attentes des consommateurs en étant le premier au monde à déployer une transmission d'énergie sans fil longue distance et haute puissance pour remplacer la technologie existante du fil de cuivre.
Cette technologie utilise des ondes électromagnétiques pour transmettre l'énergie sans fil sur de longues distances. L'énergie est convertie par l'antenne émettrice en rayonnement électromagnétique, captée par l'antenne réceptrice (rectenne), puis distribuée localement selon des méthodes traditionnelles. Le système Emrod se compose de quatre composants: une alimentation, une antenne d'émission, un relais d'émission et une antenne de réception.
Modèle schématique du système de téléénergie Emrod
Tout d'abord, une antenne émettrice convertit l'électricité en énergie micro-ondes et focalise l'électricité en un faisceau cylindrique. Le faisceau de micro-ondes est envoyé à travers une série de traducteurs jusqu'à ce qu'il frappe la rectenne, qui convertit le faisceau en énergie électrique. Simple, non?
La même chose se produit dans n'importe quel système radio, mais dans une radio, la quantité d'énergie qui atteint le récepteur peut être minime; piéger quelques picowatts est tout ce qu'il faut pour délivrer un signal clair.
Au contraire, c'est la quantité d'énergie propre et sans fil qui est la plus importante. La part résultante de l'énergie transférée devient un paramètre de conception clé, il est donc nécessaire de développer des moyens efficaces pour minimiser les pertes.
Emrod a trouvé un moyen de résoudre ce problème. Nous avons adopté les idées des radars et de l'optique. Par rapport aux tentatives précédentes de puissance sans fil alimentée par micro-ondes, Emrod utilise des métamatériaux (dans les relais) pour focaliser plus étroitement le rayonnement transmis.
Les pertes de puissance lors de cette transmission sont minimisées. Le PDG d'Emrod affirme que leur système fonctionne à 70% d'efficacité, ce qui est moins efficace que les fils de cuivre, mais dans certains cas, le système est toujours rentable. L'entreprise prévoit d'améliorer son efficacité énergétique à l'avenir.
Notamment, la technologie est fiable car elle n'est pas affectée par les conditions météorologiques ou atmosphériques, de sorte que les pannes d'électricité imprévues appartiennent au passé.
L’un des sujets de préoccupation est la question de la sécurité. Le faisceau électromagnétique Emrod fonctionne à des fréquences classées ISM - faisceaux industriels, scientifiques et médicaux sans danger pour la santé humaine.
Jusqu'à présent, la startup cherche à fournir de l'énergie aux communautés en dehors du réseau, ou à transférer de l'énergie à partir de sources en haute mer.
Perspectives de l'électricité sans fil
On peut soutenir que l'électricité sans fil est l'une de ces inventions qui ne nous sont pas nécessaires. Après tout, nous transmettons déjà de l'électricité et cela fonctionne très bien. Mais c'est loin d'être le cas. Les coûts cachés de la transmission d'énergie traditionnelle sont extrêmement élevés.
Les lignes électriques sont coûteuses à installer et à entretenir, sans parler des restrictions géographiques sur la diffusion des réseaux électriques dans les régions éloignées. Les navires en mer, les véhicules électriques ou les avions peuvent faire le plein lors de leurs déplacements. L'approche d'Emrod résoudrait le problème de la gamme, en particulier pour les tarifs d'électricité commerciale proposés.
Mais peut-être que la plus grande révolution sera le passage mondial à une énergie propre, bon marché et renouvelable. Vous pouvez saisir l'échelle en utilisant deux faits.
1. Transmission à distance de l'énergie solaire
Selon les statistiques énergétiques mondiales , la consommation totale d'énergie dans le monde en 2019 était de 13 milliards de tonnes équivalent pétrole (MTOE). En d'autres termes, cela représente 17,3 térawatts de puissance.
Aujourd'hui, si nous couvrons un terrain de 350 km sur 350 km avec des panneaux solaires, cela peut donner plus de 17,4 TW de puissance. La superficie mentionnée est d'environ 43 000 milles carrés. Le Grand Sahara est d'environ 3,6 millions de miles carrés et plus de 12 heures de jour, ce qui signifie de l'énergie.
Cela signifie que 1,2% du désert est suffisant pour répondre aux besoins énergétiques mondiaux. Et ni la fusion nucléaire ni aucune autre source d'énergie actuellement en cours de développement ne peuvent rivaliser avec cela.
Et si l'électricité sans fil devenait une réalité, nous utilisons une petite partie du Sahara pour collecter l'énergie solaire et la transférer à travers le monde sans avoir besoin de câbles de cuivre coûteux? Cela ne sera-t-il pas une avancée majeure dans la résolution des problèmes de la crise énergétique, de la pollution environnementale et du changement climatique?
2. Énergie solaire spatiale
Les cellules solaires géantes collectant l'énergie solaire dans l'espace et la transmettant à la Terre ressemblent à une scène de film de science-fiction folle.
Conceptuellement développée par le scientifique russe Konstantin Tsiolkovsky dans les années 1920, l'idée d'énergie solaire spatiale est restée largement insaisissable. Mais tout change. Il y a quelques mois, l' Agence spatiale européenne a annoncé son plan de financement de l'énergie solaire spatiale comme moyen de lutter contre le changement climatique en promouvant la production d'énergie verte.
Un système d'énergie solaire basé dans l'espace fournira une énergie propre à tout le monde, partout.
L'énergie solaire spatiale utilisera le concept d'électricité sans fil. Le plan est de convertir l'électricité des panneaux solaires en ondes d'énergie et d'utiliser le champ électromagnétique pour la transmettre à une antenne à la surface de la Terre. L'antenne convertit ensuite les ondes en électricité.
Grâce à plusieurs avantages, le CSP est une solution attractive à la crise énergétique imminente, qui générera plus d'énergie:
- Il fait toujours beau midi dans l'espace. Les panneaux solaires terrestres sont limités par la lumière du jour et les conditions météorologiques.
- Les panneaux solaires peuvent recevoir un rayonnement solaire plus intense en raison de l'absence d'obstacles dus aux gaz atmosphériques, aux nuages, à la poussière et à d'autres conditions météorologiques. L'atmosphère terrestre absorbe et réfléchit généralement une partie de la lumière du soleil.
- Le satellite solaire peut être éclairé 24 heures sur 24, sept jours sur sept. Aujourd'hui, l'énergie solaire est récoltée en moyenne 29% de la journée.
- La nourriture peut être rapidement redirigée vers les zones qui en ont le plus besoin.
Il va sans dire que le CSE est toujours confronté à de nombreux obstacles, dont le plus important est le coût de lancement et de déploiement d'énormes panneaux solaires. De nouvelles méthodes de fabrication sont actuellement à l'étude, comme l'impression 3D de cellules solaires ultra-légères.
Électricité sans fil: le rêve de Tesla et notre réalité future
En exploitant l'énorme potentiel de l'électricité sans fil, notre génération a beaucoup à gagner et rien à perdre. Dans les années à venir, nous ne pouvons qu'espérer que les efforts actuels pour réaliser cet exploit épique donneront des résultats positifs. Malheureusement, Nikola Tesla, le grand inventeur, n'est pas avec nous pour qu'il puisse voir son rêve se réaliser. Je suis heureux de partager l'une des célèbres citations de Tesla, une excellente source d'inspiration pour les scientifiques en herbe du monde entier:
"Si vous voulez découvrir les secrets de l'univers, pensez-y en termes d'énergie, de fréquence et de vibration."
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