Kablosuz Elektrik İletiminde Rezenatörler

Hepimiz, son yıllarda gelişen 3.nesil teknolojiler sayesinde kablosuz internetin, kablolu internet kullanımına nazaran ne kadar kolaylık ve kullanılabilirlik sağladığının farkındayız.Peki hayatımızın her anında ihtiyaç duyduğumuz elektriği kablosuz olarak kullanabileceğimizi hiç düşündünüz mü?

A- A+

30.06.2012 tarihli yazı 61707 kez okunmuştur.

Kablosuz Elektrik İletim Kablosuz Enerji Rezenatör Radyo Dalgaları Nicola Tesla İyonosfer Transformatör

Kablosuz Enerji Aktarımı için Tıklayın.

Bu soru, ilk elektrik mühendisi ve hayatımızı doğrudan etkileyen bir çok icadın mucidi Nikola Tesla'nın hayatını inceleyen nerdeyse tüm insanların aklına takılmıştır. Tesla, elektrik enerjisinin, radyo dalgaları gibi bir noktadan diğer bir noktaya kablosuz olarak taşınabileceğini iddia etmiştir. Bu iddiasını kanıtlamak amacıyla Long Island'da 1901 ile 1905 yılları arasında Wardenclyffe Kulesi’ni kurmuş ve dünyanın katmanlarından biri olan iyonosferi kullanarak elektriğin kablosuz olarak iletimi için deneyler yapmıştır. Birçok kaynağa göre bu konuda birden fazla başarılı deneyi bulunmaktadır. O günden bugüne 100 yıldan fazla zamanda yapılan tüm çalışmalara rağmen günlük yaşamda kullanabileceğimiz bir sistem geliştirilememiştir. Ancak bu konuya olan ilgi hiçbir zaman azalmamıştır. Çok sayıda belgesel ve film yapımlarında kendine yer bulmuştur. Yakın zamandan örnek olarak yönetmenliğini Christopher Nolan'nın yaptığı 2006 yılı Amerika-İngiltere ortak yapımı The Prestige isimli filmde Nicola Tesla’yı David Bowie canlandırmış ve film de kablosuz elektrik enerjisi iletimi ile lambaların yakıldığı sahne büyük ilgi çekmiştir.

Neden Elektriği Kablosuz İletemiyoruz?

Kablosuz elektrik enerji iletiminin hayata geçirilememesinin sebepleri araştırıldığında en önemli iki faktör: enerjinin iletimi sırasında ortamda bulunan canlılara zarar verme olasılığının yüksek olması ve iletimdeki ortam koşulları sebebiyle verimin çok çok düşük olmasıdır. Bu faktörler tüm çalışmalara rağmen kabul edilebilir seviyelere indirgenememiştir. Bu durum bilim insanlarını daha küçük boyuttaki enerjinin iletimi konusunda çalışmaya yöneltmiştir.

60 W Lambayı 2 metre Uzaklıktan Yakmayı Başardılar

MIT üniversitesinden bir grup bilim insanı 60 watt’lık lambayı kablosuz elektrik enerjisi iletimi sayesinde 2 metre uzaklıktan yakmayı başarmıştır ve 2006 yılında ilk teorik sonuçları yayınlamıştır. Çalışmalarının asıl amacı küçük bir hacimdeki küçük güçlerde çalışabilen cihazları yine aynı hacimdeki belirli tek bir noktadan kablosuz elektrik enerjisi ile beslemektir. Yani hayatımızın vazgeçilmezleri haline gelen tablet bilgisayarlar, cep telefonları ve müzik çalar cihazlarımızı evimizde kabloya ihtiyaç duymadan şarj edebileceğimiz anlamına gelmektedir. Tesla’nın kablosuz elektrik iletim fikri tam olarak gerçekleştirilemese de günümüzün ihtiyaçlarına uygun olarak değerlendirilmiş ve en azından evimizdeki kablo karmaşıklığından kurtulmayı amaçlamıştır.

Çalışmanın Referansı Tesla

Grubun bu konuda çalışmaya yönelten sebep ise grubu kuran Marin Soljacic adlı profesörün her gece telefonunu şarj etmeyi unutması ve bu duruma katlanamıcak hale gelmesidir. Grup Marin Soljacic ,Peter Fisher, Robert Moffatt ,Andre Kurs, John Joannopoulos ve Aristeidis Karalis isminde MIT öğretim görevlilerinden oluşmaktadır. Her ne kadar Tesla’nın kullandığı sistemden farklı bir sistem kullansalar da Tesla’nın çalışmalarını referans alıp yola çıkan bu grup sürekli başarılı sonuçlar elde ederek ‘’Kuplajlanmış Rezonatörler Fenomeni’’ ismini verdikleri sistemlerini oluşturmayı başarmışlardır.

İlham Kaynağı: Transformatör

Aslında şuan kullandığımız her türlü elektrikli cihazların %90’ ında kablosuz elektrik iletimi yapılmaktadır. Ancak bu milimetrelik mesafeler de gerçekleşir. Bu iletimi gerçekleştiren transformatör elemanıdır. Hepimizin bildiği gibi transformatörler arasında fiziksel bağ olmayan 2 veya daha fazla bobinden oluşur ve manyetik akı sayesinde enerji aktarımı sağlar. Ancak transformatörlerin çalışma prensibi olan bu manyetik akı hem etraftaki canlılar zarar verebilecek derecede tehlikelidir hemde uzun mesafelerde etkisini kaybeder.

Hiç Denenmemiş Bir Fikir: Rezanans

Soljacic ve takımının işe başlangıç noktası transformatörlerin yapısal olarak bu özelliklerinin istenen sisteme adapte edilmesi olmuştur. İstenen sistem bir alıcı ve bir verici elemanından oluşucak ve sadece kendi aralarında enerji değiş tokuşu gerçekleştiricekti. Böyle bir sistem için alıcı ve verici birbirini tanımalı ve dış etkenlerden etkilenmemeliydi. Soljacic ve takımı bu sorunu çözmek için, elektriğin birçok alanında kullanılan ancak daha önce bu alanda hiç denenmemiş bir fikir olan rezonans olayını kullanmaya karar verdiler.Transformatördeki giriş ve çıkış sargıları yerine giriş ve çıkış rezonatörü kullandılar. (Rezonatör kelime anlamı, belli bir frekansta titreşen ya da rezonans yapan, dolayısıyla belirli frekanslardaki dalgaları iletmeye ya da güçlendirmeye yarayan mekanik veya elektriksel aygıt olarak ifade edilir.)

Böylece rezonatörler aynı frekansda çalışacak ve enerji değiş tokuşu yaparken etraftaki canlılara zarar vermicekti.(Hepimiz bir opera sanatçısının sesi ile cam bir kadehi kırdığını izlemişizdir.Bunun sebebi opera sanatçısının camın titreşim frekansında bir ses frekansı çıkarmasıdır.Eğer herhangi bir nesneye, onun titreşim frekansında bir etken frekans gönderirsek nesne kırılır.Aksi halde nesneye herhangi bir zarar gelmez.Burada kullanılan sistem budur.Ortamdaki nesnelere zarar vermeyecek şekilde bir çalışma frekansı kullanmak. Aynı rezonans frekansındaki iki rezonant nesne enerjiyi verimli şekilde değiş tokuş etme eğilimindeyken yabancı (rezonant olmayan nesnelerle) zayıf bir şekilde etkileşir.)

Teori 2.5 cm - 2 m Arasındaki Uzaklıklarda Başarılı Oldu

Teorik olarak çalışmalarını tamamlayan grup, deneysel çalışmalar üzerinde yoğunlaştı. Teori geniş bir aralıktaki kuplajlanmış rezonatör sistemlerini kapsamak üzere geliştirilmişti ancak deneysel çalışma manyetik olarak kuplajlanmış rezonatörlerin enerjiyi teoride öngörülen ve kablosuz şekilde şarj etme işlemi veya cep telefonu gibi aygıtlar için gerek duyulan yolla değiş tokuş edebileceklerini ispatlama üzerine odaklanmıştı. Manyetik alanları üzerinden kuplajlanmış olan iki elektromanyetik rezonatörlü bir sistem kuruldu. Bir rezonatör ac kaynağa bağlanarak rezonans kaynağı olarak kullanılırken, diğer rezonatöre ise 60 wattlık bir lamba bağlandı. Çeşitli uzaklıklarda (2.5cm den 2 m’e kadar) ve çeşitli ortam koşullarda yapılan deneylerin sonucu teoriyi doğruladı ve ilk defa kablosuz elektrik iletimi ile bir lamba yakıldı. Aynı zamanda kurulan sistemin yüksek verimliliği ve günlük yaşama uygulanabilir olduğuda kanıtlanmış oldu. Deney sonuçları Science dergisinde 2007 yılında yayınlandı ve büyük yankılar uyandırdı.

Soljacic ve takımı, bir grup olmaktan çıktı ve bugün nerdeyse tüm cep telefon üreticileri ve intel gibi donanım devlerinin peşinden koştuğu bir şirket haline geldi. Önümüzdeki birkaç yıl içerisinde Soljacic’in telefonunu sık sık şarj etmeyi unutması sayesinde , kullandığımız küçük güçlerdeki elektronik cihazlarımızı kablosuz şarj edebileceğiz.