نقل الطاقة لاسلكياً Wireless Energy

هل تخيلت يوما أن تسير بسيارتك في طريق طويل دون أن تتحمل عناء التوقف بين الحين والآخر للتزود بالوقود....؟
هل تخيلت أنه ربما تطير طائرة الاستطلاع الجوية بشكل مستمر دون الحاجة إلى الهبوط للتزود بالوقود عندما يقترب وقودها من النفاد....؟

بل هل تخيلت أن يمكنك أن تسكن في منزلك دون أن تؤسس فيه شبكة لتزويد الأجهزة المنزلية بالطاقة هل تخليت أسواقا تكاد تخلو من البطاريات... !

إرسال الطاقة لاسلكيا !

هذا الحلم الذي نشأ بوقت غير طويل بعد اختراع الاتصالات الاسلكية والذي كنا نعتبره حلما غير قابل للتحقيق بدأ يوما بعد يوم يقترب إلى الواقع ومع انني لا زلت متأكد من أنه حلم صعب المنال جدا وطبعا لكي أكون دقيقا أكثر فأنا أقصد أنه صعب المنال من الناحية العملية وليس من الناحية الكيفية فالكيفية معروفة وبسيطة جدا وأكثركم يعرفها حق المعرفة ويتعامل معها يوميا ولكن ما أقصده هو أن المكسب العملي المتوقع تحقيقه من نقل الطاقة لا سلكيا هو ضئيل لدرجة كبيرة جدا جعلت الكثيرين يتخلون عن هذا الحلم بشكل كامل .

والآن دعونا نتفق على معنى كلمة إرسال الطاقة بشكل لا سلكي : إنها تعني تماما أنه يمكنك أن تضع منبع الطاقة في مكان ما والجهاز المستفيد من هذه الطاقة في مكان آخر حيث يقوم منبع الطاقة بتوصيل الطاقة المولد إلى الجهاز المطلوب لا سلكيا لتوفير أعباء ومتطلبات نقل الطاقة أولا ولإعطاء حرية أكبر لحركة منبع الطاقة والجهاز المطلوب ثانيا .

في الحقيقة إن كيفية إنجاز هذا العمل سهلة نوعا ما كما ذكرنا سابقا وسنقوم بذكر بعض الأمثلة من حولنا والتي توضح الكيفية علما أنه هدفها الأساسي ( أي الأمثلة ) هو توضيح الكيفية وهي ليست أمثلة عن الاستفادة من الطاقة المنقولة بمعنى الاستفادة من الطاقة المرسلة لاسلكيا .

المحـــول الكهربائـــــي

يمكن اعتبار المحول الكهربائي نموذج جيد على كيفية نقل الطاقة لا سلكيا - دعونا نفكر في آلية عمله إن مرور التيار الكهربائي في الملف الأساسي يولد حقلا كهرطيسيا كبيرا يؤثر في الملف الثانوي ويولد فيه تيارا كهربائيا بمواصفات تتعلق بكل من مواصفات التيار الاول ومواصفات الملفين الأولي والثانوي حسنا وإذا كان الملفين من نفس المواصفات تماما ( وهي الحالة الأقل استخداما للمحولات ) سيكوت التيار الكهربائي الثاني تقريبا مطابق للأول بعد حساب الضياعات في الطاقة - من الناحية الكيفية فقد انتقلت الطاقة الكهربائية من الملف الأول إلى الملف الثاني دون وجود أي تماس كهربائي بين الملفين إذا نستطيع أن نقول انها انتقلت لا سلكيا . والآن دعونا نفكر بعمق أكثر هناك شيء مشترك بين الملفين وهو النواة الحديدية التي تمر داخلهما بحيث تساعد على نقل التيار الكهربائي مما يجعا هذا النقل اللاسلكي ليس لا سلكيا تماما - ترى ماذا يحدث إذا أزلنا هذه النواة في الحقيقة سيصبح التيار الثاني أقل بكثير من التيار الأول بسبب تشتت الطاقة الكهرطيسية الصادرة عن الملف الأولي وعدم قدرة الملف الثانوي على التأثر بأكثر من جزء صغير منها . ولكن عندها نستطيع أيضا أن نقول أننا نقلنا الطاقة لا سلكيا ( ولو لمسافة قصيرة جدا و بضياع كبير في الطاقة ) وطبعا كلما باعدنا بين الملفين انخفضت طاقة التيار الثاني حتى تتلاشى وهذه ما كنت أقصده بالناحية العملية فالموضوع كيفيا ممكن ولكنه غير عملي وغير ذي فائدة ولا يحقق الجدوى من نقل الطاقة لاسلكيا .

الآلة الحاسبة

كلنا نستخدم الآلة الحاسبة في المكاتب أو المنازل ومعظمها اليوم مزود بخلية شمسية لكي تعمل عند تسليط الضوء عليها وكما نعلم فإن استهلاك الآلة الحاسبة للطاقة صغبر جدا جدا، وأن بطارية الساعة الصغيرة تشغل بعض الآلات الحاسبة لسنتين أو أكثر - والآن ماذا يحدث عندما نستخدم هذه الآلة في المنزل وفي الليل وعندما يكون الجو رومنسي نوعا ما في البيت ( أي تكون الإنارة منخفضة ) سنجد أن الآلة لا تعمل جيدا أو أننا لا نستطيع تمييز الأرقام فيها ليس بسبب عدم رؤيتنا بل بسبب انخفاض الطاقة التي تزود بها من قبل الخلية الشمسية وغالبا ما نقوم بتشغيل الإنارة المنزلية العالية لكي تستقبل الخلية الشمسية كمية أكبر من الضوء وعندها تقوم بتزويد الآلة الحاسبة بطاقة كافية لتشغيلها . المهم في الموضوع أنه من الناحية الكيفية فقد تم انتقال الطاقة الضوئية من اللمبة المنزلية وبشكل لا سلكي إلى الخلية الشمسية للآلة الحاسبة ولكن من الناحية العملية فإن هذه الطاقة الكبيرة المصروفة على النور لجعله يعمل لا تتناسب أبدا مع الطاقة المطلوبة لجعل الآلة الحاسبة تعمل بل إنه يكفي لتشغيل أكثر من خمسين ألف آلة حاسبة !

ولكننا كما ترون اليوم نعيش في عالم اللاسلكي فكل شيء حولنا أصبح لاسلكي فالهاتف المحمول لا سلكي وبعض أنواع الهواتف المنزلية لا سلكية والراديو لا سلكي والتلفزين الأرضي لا سلكي والتلفزيون الفضائي لا سلكي والاتصالات الفضائية وإشارات التحكم بالأقمار الصناعية والمركبات الفضائية كلها لا سلكية فأين إذا النقطة الضائعة .

النقطة الضائعة هي أننا نستخدم اللاسلكي في نقل المعلومات وليس الطاقة أي أن هدفنا من اللاسلكي حتى اليوم هو نقل المعلومات ولذلك فنحن نهمل أو نتغاضى عن الهدر الكبير في الطاقة الناتج عن النقل اللاسلكي لهذه الطاقة لأن ما يهمنا هو وصول التغيرات في الطاقة والتي تحمل المعلومات وليس الطاقة نفسها وبالتالي فنحن حتى اليوم لم نستفد من الطاقة المنقولة لا سلكيا .

إن محطة البث التلفزيوني تبث بطاقة كبيرة قد تصل إلى مئات الواطات وأكثر ولكن التلفزيون في البيت يكفيه أن يصله بضع مللي واطات لكي يعمل بشكل ممتاز ولكنه يستخدم هذه المللي واطات كمعلومات وليس كطاقة للتشغيل وإنما يحصل على الطاقة اللازمة لتشغيله من المقبس الكهربائي .
بدايات عملية : ولكن بعض الناس يقولون أن الطاقة لا يجب أن نحسبها دائما بالشكل الظاهري أو بقوانين الفيزياء المجردة بل يجب أن نأخذ الموضوع بشكل أكثر تعمقا ونحسب كل الجوانب لنتخذ القرار الملائم في أنه متى وفي أي تطبيق يكون نقل الطاقة لا سلكيا مفيدا .

بطاقات التعريف اللاسلكية

وهي من الأمثلة الحية على الاستفادة من النقل اللاسلكي للطاقة والاستفادة من هذه الطاقة كطاقة تشغيلية وليس كوسيلة لنقل البيانات فقط وأظن أنكم عرفتم عن ماذا أتحدث أنا أتحدث عن بطاقة التعريف اللاسلكية التي تسلمها الشركات للموظفين من أجل التعريف على أنفسهم لأجهزة تسجيل الحضور والانصراف وأجهزة التحكم بالوصول وبعض التطبيقات الأمنية وتجدونها أيضا في بعض محلات البيع على شكلة علاق مربوطة بالجهاز والتي تقوم بمهمة حراسة الجهاز من السرقة فعندا يقوم زبون ما بسرقة أي شيء والخروج به من الباب فإن الباب سيصدر أمرا تحذيريا لينبه رجال الامن أن هناك قطعة غير معرف بها كمباعة تخرج من المحل .

آلية عمل بطاقة التعريف اللاسلكية

تحتوي البطاقة على دارة الكترونية بمعالج تحكمي صغير يقرأ الإشارة التعرفية من الجهاز القارئ الخارجي ويقوم بإرسال بيانات البطاقة لاسلكيا ولكن ما يهمنا هنا في الموضوع أن البطاقة تحوي أيضا على ملف سلكي فعند اقتراب البطاقة من المجال الكهرطيسي للقارئ الخارجي والذي عادة ما يكون قويا يتأثر الملف في البطاقة بهذا المجال الكهرطيسي الكبير ويتولد بداخله تيارا كهربائيا يغذي الدارةالتحكمية والمعالج التحكمي لتقوم بمهمتها . وكما نرى أنه في هذا التطبيق قد تم التنازل عن الهدر الكبير في الطاقة الممنوحة من قبل القارئ الخارجي من أجل تحقيق مزايا إضافية في البطاقة كخفة الوزن وعدم الحاجة للصيانة وقلة التكلفة وسهولة الاستعمال وصغر الحجم .

دراسات ومحاولات

توصل العديد من الباحثين في هذا المجال إلى أنه من الأسباب التي تعيق الموضوع ( أي نقل الطاقة لا سلكيا ) هو عدم القدرة على تركيز مسرى الطاقة اللاسلكية وعدم القدرة على متابعة الجهاز المطلوب لتشغيله وهذا السبب الرئيسي للضياع الكبير في الطاقة - ومن هنا جاءت فكرة إرسال الطاقة باليزر.

الليـــــــــــزر :

هو طاقة ضوئية كبيرة محصورة وقابلة للتركيز في مجال ضيق و مستقيم يمكن أن يصل إلى مسافات بعيدة طالما لم تخترقه حواجز ضوئية كالغبار والمطر وهناك فعلا محاولة جادة من و كالة الفضاء الأمريكية في تجريب طائرة كهربائية مغطاة كلها بالخلايا الشمسية ويقوم بتغذيتها شعاع ليزر موجه من الأرض يقوم بمتابعتها بشكل مستمر وقد طارت الطائرة فعلا وسقطت بعد أن ابتعدت عن مسار شعاع الليزر وهي محاولة جيدة ولكنها لا تزال تثبت أن أبحاث نقل الطاقة لاسلكيا للاستفادة منها لن تعطي نتائج عملية في المدى القريب .........................والله أعلم .

الف شكر ياباش مهندس

» طرق توليد الطاقة الكهربية
» Rx Caffeine Arizona In Energy