تولید برق از امواج مزاحم

دانشمندان دانشگاه دوک با طراحی یک مدار الکتریکی و افزودن آن به دستگاه‌های طراحی شده برای برداشت انرژی تابش‌های الکترومغناطیسی محیط توانسته‌اند انرژی مایکروویو را از منابع مختلفی مانند ماهواره، صوت و سیگنال‌های Wi-Fi جمع‌آوری کرده و آنها را به الکتریسیته تبدیل کنند. محققان می‌گویند این ابزار انرژی اتلاف شده را به ولتاژ جریان مستقیم و با کارایی مشابه سلول‌های خورشیدی تبدیل می‌کند.

کد خبر: ۶۲۰۸۸۰

الکساندر کاتکو و آلن هاوکز، دو دانشجوی دانشگاه دوک ضمن همکاری با استیون کامر، پروفسور مهندسی برق و کامپیوتر و محقق ارشد دانشگاه دوک و به وسیله پنج هدایتگر انرژی از جنس مس و فایبرگلاس که به شکل یک ارائه پنج تایی به یک بورد الکتریکی متصل شده‌اند موفق به ساخت این ابزار شدند.

طراحان گفته‌اند، در‌نتیجه این‌کار مدار الکتریکی قادر به برداشت امواج مایکروویو و تبدیل آنها به 7.3 ولت انرژی الکتریکی است. آنها این مقدار را با شارژهای USB موبایل مقایسه کرده‌اند که حدود 5 ولت نیرو تولید می‌کند. هاوکز می‌گوید هدف ما رسیدن به بیشترین میزان انرژی بود. در ابتدا بهره‌وری تبدیل به این روش بین 6 تا 10 درصد بود اما در ادامه ما توانستیم بهره‌وری را به طرز چشمگیری افزایش داده و آن را به 37 درصد برسانیم که این مقدار قابل مقایسه با کارایی سلول‌های خورشیدی است.

محققان می‌گویند این آرایه فرامواد را می‌توان به گونه‌ای تنظیم کرد که علاوه بر برداشت انرژی از امواج مایکروویو، گستره‌ای از فرکانس‌ها مانند ارتعاشات و امواج صوتی را برای تولید الکتریسیته استفاده کند. کاتکو می‌گوید: تاکنون کار زیادی به صورت تئوریک روی فرامواد در این زمینه انجام شده بود، اما ما با کمی کار نشان دادیم این مواد می‌تواند کاربردهای مصرفی زیادی داشته باشد.

خواص فرامواد به گونه‌ای است که اجازه طراحی انعطاف‌پذیری را به محققان می‌دهد که با موجگیرهای معمولی امکان آن نیست. زمانی که موجگیرهای (آنتن‌های) سنتی در فضایی که با هم در ارتباط هستند به هم نزدیک‌تر می‌شوند در عملکرد یکدیگر اختلال ایجاد می‌کنند. کاتکو معتقد است، فرآیند به کار گرفته شده در طراحی فرامواد چنین معضلاتی را در نظر گرفته و به آنها اجازه می‌دهد‌ برخلاف آنتن‌ها و بدون ایجاد مزاحمت برای یکدیگر براحتی در کنار هم کار کنند. کاتکو معتقد است که می‌توان سقف یک اتاق را با پوششی از این مواد پوشاند تا سیگنال‌های Wi-Fi را گرفته و دیگر منابع انرژی هدررفته ناشی از کاربردهای خانگی را بازیابی کند و بهره‌وری انرژی را ارتقا دهد. اما یکی از کاربردهای بالقوه و جالب این طرح، جاسازی این فرامواد برداشت‌کننده انرژی در داخل موبایل‌هاست. محققان معتقدند که با اندکی تغییر در فناوری‌های موجود این کار امکان‌پذیر بوده و به افرادی که در نقاط دور دست هستند اجازه می‌دهد تا از برج‌های تلفن همراه (آنتن‌های بی.‌تی.‌اس) الکتریسیته لازم را به دست آورند.

کامر معتقد است که طرح آنها ارائه‌کننده روشی ساده و ارزان برای جمع‌آوری انرژی الکترومغناطیسی است. زیبایی این طرح این است که بخش‌های اصلی آن خودکفا و قابل افزایشند. در واقع می‌توان بسادگی با افزایش بلوک‌های بیشتر الکتریسیته به دست آمده را افزایش داد و به این ترتیب می‌توان با مجموعه‌ای از بلوک‌ها و تنظیم آنها، انرژی ماهواره‌هایی را که از روی سر ما در گذر هستند به الکتریسیته تبدیل کرد. اگرچه با این روش نمی‌توان نیروی زیادی برداشت کرد اما محققان معتقدند این مقدار برای تامین انرژی مورد نیاز شبکه حسگر از راه دور که برای جمع‌آوری اطلاعات در مکان‌های دور دست استفاده می‌شوند، کافی است.