ในอนาคตอันใกล้นี้การชาร์จแบตเตอรี่โทรศัพท์มือถือ เครื่องคอมพิวเตอร์ หรืออุปกรณ์อิเล็กโทรนิคทั้งหลาย อาจเป็นเรื่องง่ายเหมือนกับการท่องเวปแบบไร้สาย (Wireless)
Marin Soljacic ผู้ช่วยศาสตราจารย์แผนกการวิจัยและฟิสิกส์จาก MIT (Massachusetts Institute of Technology) ได้อธิบายผลงานการวิจัยของเขาและเพื่อนร่วมงาน ที่มีรายละเอียดเกี่ยวกับพลังงานไร้สาย (Wireless energy) ที่กล่าวไว้ข้างต้นว่า ตัวเขาลืมชาร์จแบตเตอรี่โทรศัพท์มือถือบ่อยๆครั้ง และก่อนที่แบตเตอรี่จะหมด มันจะส่งเสียงน่ารำคาญคอยเตือนทุกครั้ง และบ่อยครั้งที่มันส่งเสียงร้องเตือนตอนกลางดึก และในคืนนึงที่มือถือของเค้าเริ่มส่งเสียงเตือนตอนเวลาตีสาม เค้าก็คิดขึ้นว่า “มันคงดีแน่ ถ้าอุปกรณ์เหล่านี้มันสามารถชาร์จตัวมันเองได้” และเค้าก็เลยเริ่มทำการรวบรวมทฤษฎีและข้อมูลทางฟิสิกส์ที่จะทำให้เค้าสามารถสร้างวิธีการส่งพลังงานแบบไร้สายนี้ได้
ในความเป็นจริง เกือบสองร้อยกว่าปีแล้วที่นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรก็รู้ว่าการจ่ายพลังงานไฟฟ้านั้น ขดลวดหรือสายไฟนั้นไม่จำเป็นต้องสัมผัสกัน มอเตอร์ไฟฟ้าและหม้อแปลงไฟฟ้านั้นประกอบด้วยขดลวด ซึ่งมีหน้าที่ในการถ่ายพลังงานให้แก่กันและเกิดปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic induction) กระแสไฟฟ้าจากฝั่งที่ปล่อยพลังงาน (Emitting coil) จะดึงดูดกระแสจากขดลวดฝั่งรับพลังงาน (Receiving coil) ทำให้เกิดการถ่ายเทพลังงานระหว่างกัน จนเกิดเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งเป็นคลื่นที่เคลื่อนที่โดยไม่อาศัยตัวกลาง ซึ่งขดลวดทั้งสองนี้ตั้งอยู่ในระยะที่ใกล้กัน แต่ไม่สัมผัสกัน
หลังจากนั้น นักวิทยาศาสตร์ยังค้นพบคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในรูปแบบของคลื่นวิทยุ (Radio waves) และพบว่า แสง คือ รูปแบบพลังงานอย่างนึงของคลื่นแม่เหล็กฟ้า ซึ่งเป็นพลังงานที่เราได้รับจากดวงอาทิตย์นั่นเอง แต่การถ่ายเทพลังงานจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งโดยวิธีการแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านั้นยังไม่มีประสิทธิภาพนัก เนื่องจากลักษณะการถ่ายเทของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าคือแผ่กระจายรอบทิศ ซึ่งทำให้สูญเสียพลังงานจำนวนมากไปโดยเปล่าประโยชน์
ซึ่งผลลัพธ์ที่สำรวจได้ในขณะนี้พบว่า การถ่ายเทพลังงานแบบไร้สายนี้มีขอบเขตที่จำกัด โดยระยะทางที่ถ่ายเทพลังงานได้จะขึ้นอยู่กับขนาดของตัวรับสัญญาณ ยิ่งตัวรับสัญญาณมีขนาดใหญ่เท่าไหร่ ก็จะสามารถรับพลังงานได้ห่างจากแหล่งจ่ายพลังงานได้มากเท่านั้น และในการทดลองสำหรับเครื่องคอมพิวเตอร์แบบพกพานั้น มันสามารถชาร์จแบบเตอรี่ได้โดยตั้งในระยะห่างจากแหล่งจ่ายพลังงานประมาณ 2-3 เมตร ดังนั้นถ้าคุณวางแหล่งจ่ายพลังงานในทุกๆห้อง คุณก็จะสามารถชาร์จแบตเตอรี่ได้จากทุกมุมในบ้านของคุณ
เครื่องคอมพิวเตอร์แบบพกพาและโทรศัพท์มือถือจะเป็นอุปกรณ์ชนิดแรกที่จะถูกพัฒนาในเรื่องนี้ โดย Soljaic กล่าวว่า อุปกรณ์ชนิดอื่นๆในครัวเรือนก็จะสามารถใช้เทคโนโลยีนี้ได้เช่นกัน อย่างที่บ้านของเขา ก็มีหุ่นยนต์ดูดฝุ่นที่จะคอยทำความสะอาดพื้นห้องอย่างอัตโนมัติ ซึ่งมันทำงานได้อย่างยอดเยี่ยม แต่ติดตรงที่ข้อจำกัดที่ว่าเมื่อมันทำความสะอาดไปไม่เกินสองห้อง แบตเตอรี่ก็จะหมด และถ้ามันสามารถชาร์จตัวของมันเองได้ มันก็จะสามารถทำงานต่อไปได้ ยิ่งไปกว่านั้นเทคโนโลยีพลังงานไร้สายนี้ยังสามารถนำไปใช้กับโรงงานอุตสาหกรรมได้เช่นกัน
Soljacic จึงนำหลักการของการเหนี่ยวนำระยะใกล้ (Close-range induction) ที่เกิดขึ้นในหม้อแปลงไฟฟ้าหรืออุปกรณ์ที่มีลักษณะใกล้เคียงมาใช้แทนการแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าผ่านสิ่งแวดล้อมอื่นๆ ซึ่งการเหนี่ยวนำระยะใกล้นี้มีศักยภาพในการถ่ายเทพลังงานในระยะไกล อย่างเช่น จากมุมห้องนึงไปยังอีกมุมห้องนึงได้ โดยใช้เครื่องส่งสัญญาณแบบไร้รังสี (Non-radiative) บนสนามพลังแม่เหล็กไฟฟ้า ไปยังอุปกรณ์อิเล็กโทรนิคชนิดพิเศษที่ถูกออกแบบให้สะท้อนกับสนามแม่เหล็กได้ ซึ่งพลังงานที่จ่ายออกมาเกินอยู่จะถูกดูดกลับไปยังตัวจ่ายเอง ทำให้ไม่มีพลังงานค้างในบรรยากาศ
โดย Soljacic ได้ทำการอธิบายหลักฟิสิกส์ของการถ่ายเทพลังงานแบบไร้รังสี (Non-radiative energy) และลักษณะการออกแบบของระบบพลังงานไร้สายนี้ไว้ว่า เนื่องจากในปัจจุบันยังไม่มีใครนำเอาการหลักการอันใหม่อันนี้มาประยุกต์ใช้ ดังนั้นทีมวิจัยของเค้าต้องเริ่มต้นศึกษาและทดลองทุกอย่างจากศูนย์ ซึ่งรวมถึง การหาวัสดุอุปกรณ์ที่เหมาะสม หรือการสร้างรูปแบบวัตถุแวดล้อมในลักษณะต่างๆ และตัวแปรอื่นๆ ซึ่งตอนนี้เค้าก็ยังไม่สามารถสรุปได้ว่าดีไซน์ไหนเหมาะสมที่สุด โดยที่ทีมวิจัยได้ใช้หลักการคำนวณและโปรแกรมแบบจำลองจากคอมพิวเตอร์เพื่อใช้ในการวิเคราะห์หาผลลัพธ์ดังกล่าว
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น