Zakon interakcije električnih tokov, ki ga je leta 1820 odkril André Marie Ampere, je postavil temelje za nadaljnji razvoj znanosti o elektriki in magnetizmu. 11 let pozneje je Michael Faraday eksperimentalno ugotovil, da lahko spreminjajoče se magnetno polje, ki ga ustvari električni tok, sproži električni tok v drugem prevodniku. Tako je nastal prvi električni transformator.
Leta 1864 je James Clerk Maxwell končno sistematiziral Faradayeve eksperimentalne podatke in jim dal obliko natančnih matematičnih enačb, zahvaljujoč temu, da je nastala osnova klasične elektrodinamike, ker so te enačbe opisovale razmerje elektromagnetnega polja z električnimi tokovi in naboji, obstoj elektromagnetnih valov pa naj bi bil posledica tega.
Leta 1888 je Heinrich Hertz eksperimentalno potrdil obstoj elektromagnetnih valov, ki jih je napovedoval Maxwell. Njegov oddajnik iskri s sesalnikom Rumkorf tuljava lahko proizvaja elektromagnetne valove do 0,5 gigahercev, ki jih lahko sprejme več sprejemnikov, uglašenih z oddajnikom.
Sprejemniki so se lahko nahajali na razdalji do 3 metre, in ko se je v oddajniku pojavila iskra, so se na sprejemnikih pojavile iskre. Tako so bili izvedeni prvi poskusi na brezžičnem prenosu električne energije z uporabo elektromagnetnih valov.
Leta 1891 je Nikola Tesla, ki je preučeval izmenične tokove visoke napetosti in visoke frekvence, prišel do zaključka, da je izredno pomembno, da izberemo tako valovno dolžino kot delovno napetost oddajnika in da sploh ni potrebno, da bi bila frekvenca previsoka.
Znanstvenik ugotavlja, da je bila spodnja meja frekvenc in napetosti, pri katerih mu je takrat uspelo doseči najboljše rezultate, od 15.000 do 20.000 nihanj na sekundo s potencialom 20.000 voltov. Tesla je z oscilacijskim praznjenjem kondenzatorja prejel visokofrekvenčni in visokonapetostni tok (glej - Teslin transformator). Opazil je, da je tovrsten električni oddajnik primeren tako za proizvodnjo svetlobe kot za prenos električne energije za proizvodnjo svetlobe.
Promocijski video:
V obdobju od 1891 do 1894 je znanstvenik večkrat pokazal brezžični prenos in sijaj vakuumskih cevi v visokofrekvenčnem elektrostatičnem polju, ob tem pa opazil, da energijo elektrostatičnega polja absorbira žarnica, pretvori v svetlobo, energija elektromagnetnega polja pa se uporabi za elektromagnetno indukcijo, da bi dosegel podobno rezultat se večinoma odraža in le majhen del tega se pretvori v svetlobo.
Tudi pri uporabi resonance pri prenosu z elektromagnetnim valom ni mogoče prenesti večje količine električne energije, je zatrdil znanstvenik. Njegov cilj v tem obdobju dela je bil brezžično oddajanje velike količine električne energije.
Do leta 1897 so vzporedno s Teslovim delom raziskave elektromagnetnih valov izvajali Jagdish Boche v Indiji, Aleksander Popov v Rusiji in Guglielmo Marconi v Italiji.
Po Teslinih javnih predavanjih je Jagdish Boche novembra 1894 v Kalkuti govoril z demonstracijo brezžičnega prenosa električne energije, kjer je vžgal smodnik in prenašal električno energijo na daljavo.
Potem ko je Boche, in sicer 25. aprila 1895, Aleksander Popov s pomočjo Morseove kode posredoval prvo radijsko sporočilo, ta datum (7. maj, nov slog) pa se v Rusiji vsako leto praznuje kot "dan radia".
Leta 1896, ko je Marconi prispel v Veliko Britanijo, je demonstriral svoj aparat tako, da je na razdalji 1,5 kilometra od strehe poštnega urada v Londonu do druge zgradbe prenašal signal z uporabo Morseove kode. Po tem je izboljšal svoj izum in že na razdalji 3 kilometrov je lahko prenašal signal po ravnici Salisbury.
Tesla leta 1896 uspešno oddaja in sprejema signale na razdalji približno 48 kilometrov med oddajnikom in sprejemnikom. Vendar nobenemu od raziskovalcev ni uspelo prenašati velike količine električne energije na dolge razdalje.
Leta 1899 je eksperimentiral v Colorado Springsu, Tesla je zapisal: "Zdi se, da je nedoslednost indukcijske metode ogromna v primerjavi z metodo vzbujanja naboja zemlje in zraka." To bo začetek znanstvenikovega raziskovanja, namenjenega oddajanju električne energije na dolge razdalje brez uporabe žic. Januarja 1900 bo Tesla v svoj dnevnik zapisal uspešnost prenosa energije v tuljavo, "izvedeno v polje", iz katere je napajala žarnica.
Najbolj ambiciozen uspeh znanstvenika bo izstrelitev stolpa Wardencliffe na Long Islandu, ki je bil 15. junija 1903 zasnovana za prenos električne energije na velikih razdaljah v velikih količinah brez žic. Ozemljeno sekundarno navitje resonančnega transformatorja, napolnjeno z bakrenim kroglastim kupolom, je moralo vzbujati zemeljski naboj in prevodne plasti zraka, da so postali element velikega resonančnega tokokroga.
Tako je znanstveniku uspelo napajati 200 žarnic z močjo 50 vatov na razdalji približno 40 kilometrov od oddajnika. Toda na podlagi ekonomske izvedljivosti je financiranje projekta ustavilo Morgan, ki je že od samega začetka vlagal denar v projekt, da bi lahko dobil brezžično komunikacijo, in prenos brezplačne energije v industrijskem obsegu na daljavo kot poslovnež z njim kategorično ni bil zadovoljen. Leta 1917 je bil stolp, zasnovan za brezžični prenos električne energije, uničen.
Več o poskusih Nikole Tesle preberite tukaj: Resonantna metoda brezžičnega prenosa električne energije Nikole Tesle.
Veliko kasneje, v obdobju od 1961 do 1964, je strokovnjak za področje mikrovalovne elektronike William Brown eksperimentiral v ZDA s potmi za prenos energije z mikrovalovnim žarkom.
Leta 1964 je prvič preizkusil napravo (model helikopterjev), ki je sposobna sprejemati in uporabljati energijo mikrovalovnega snopa v obliki enosmernega toka, zahvaljujoč se antenskemu nizu, sestavljenem iz polvalnih dipolov, od katerih je vsak naložen na visoko učinkovite Schottky-jeve diode. Že do leta 1976 je William Brown s pomočjo mikrovalovnega žarka na razdalji 1,6 km prenesel 30 kW moči z izkoristkom, ki je presegel 80%.
Leta 2007 je raziskovalni skupini na Massachusetts Institute of Technology, ki jo je vodila profesorica Marina Solyachich, uspelo brezžično prenašati energijo na razdalji 2 metra. Moč, ki je bila oddana, je bila dovolj za napajanje 60 vatne žarnice.
Njihova tehnologija (imenovana WiTricity) temelji na pojavu elektromagnetne resonance. Oddajnik in sprejemnik sta dve bakreni tuljavi s premerom 60 cm, ki odmevata z isto frekvenco. Oddajnik je priključen na vir energije, sprejemnik pa na žarnico. Zank je nastavljen na 10 MHz. Sprejemnik v tem primeru prejme le 40-45% oddane električne energije.
Približno v istem času je Intel pokazal podobno tehnologijo brezžičnega prenosa energije.
Leta 2010 je kitajski proizvajalec gospodinjskih aparatov Haier Group na CES 2010 predstavil svoj edinstven izdelek, popolnoma brezžični LCD televizor, ki temelji na tej tehnologiji.
Andrey Povny