Klávesové zkratky na tomto webu - základní
Přeskočit hlavičku portálu

Vědci oživují sen Nikoly Tesly, vyvíjejí systém na bezdrátový přenos energie

  17:20aktualizováno  17:20
Výzkumníci ze Západočeské univerzity pracují na vývoji systému, který umožňuje bezdrátový přenos energie. V současné době ji dokáží přenést na vzdálenost 25 centimetrů s účinností vyšší než 95 procent. Systém najde uplatnění v oblasti elektromobility i v lékařství.

Bezdrátový přenos elektřiny na vzdálenost 25 centimetrů demostruje Vladimír Kindl. | foto: Ladislav Němec, MAFRA

Lidí s kardiostimulátorem žijí v ČR tisíce. Životnost těchto přístrojů závisí na tom, jak dlouho bude fungovat jejich baterie. Pacienti musí vždy po určité době po voperování prvního implantátu podstoupit další zákrok, při němž jim je voperován nový přístroj. Do budoucna by toho však mohli být ušetřeni.

Výzkumníci v RICE, výzkumném centru ZČU v Plzni při Fakultě elektrotechnické, vyvíjejí systém bezdrátového přenosu energie. Dobíjení elektronických implantátů využívaných v lékařství je jedním z možných uplatnění. Podle Vladimíra Kindla, jednoho ze členů řešitelského týmu, je reálné, že by první prototyp mohl být připraven již během několika let.

„Význam bych viděl především u přístrojů s krátkou životností,“ hodnotí opatrně vedoucí lékař arytmologie kardiologického oddělení Fakultní nemocnice Plzeň Vlastimil Vančura.

Konkrétně má na mysli nové typy bezdrátových kardiostimulátorů voperovávané přímo do srdce či implantabilní srdeční monitory. Ty se však v Plzni zatím nevyužívají.

Zda by mohl bezdrátový přenos energie pomoci i u běžných kardiostimulátorů, nechce Vančura v současné době předjímat.

Pro dobití kardiostimulátoru, popřípadě jiných lékařských implantátů, by při výkonech v řádu stovek miliwattů stačilo několik hodin.

„Vysílací anténu jsme schopni tisknout přímo na látku. Vysílač by proto mohl být součástí speciální košile, kterou by člověk s kardiostimulátorem na několik hodin oblékl a přístroj by se mezitím dobil,“ naznačuje Kindl.

Systém bezdrátového přenosu energie je založen na principu elektromagnetické indukce. Laicky řečeno, jsou potřeba dvě antény, vysílací a přijímací. Vysílací anténa je připojena ke zdroji střídavého proudu, který kolem antény vytváří elektromagnetické pole.

„Toto pole indukuje elektrické napětí v přijímací anténě, která pak slouží jako zdroj pro napájení konkrétního spotřebiče,“ osvětluje celý princip Vladimír Kindl.

Simulace magnetického pole kolem cívek.

Simulace magnetického pole kolem cívek.

Spolu s ním jsou ve výzkumném týmu také Tomáš Kavalír a Martin Jára. Touto problematikou se zabývají již několik let, v Česku vědí zatím o jediném dalším pracovišti, které bezdrátový přenos energie také zkoumá.

Tato myšlenka se zrodila v hlavě Nikoly Tesly už před více než sto lety. Jeho snahy však vyšly naprázdno a diskuze na desetiletí utichla. V nedávné minulosti se o této otázce začalo opět mluvit v souvislosti s nabíjením akumulátorů elektrických vozidel.

Tímto směrem se nyní ubírají snahy předních světových automobilek. „Nevíme, jak jsou daleko, výsledky zatím tají. První praktické aplikace už zřejmě existují,“ předpokládá Tomáš Kavalír. Podle něj silné finanční zázemí automobilových společností umožňuje rychlejší postup vpřed.

I plzeňský tým už se však může pochlubit prvními výsledky. V současné době dokáže energii „přenést“ na vzdálenost 25 centimetrů s účinností vyšší než 95 procent.

Bezdrátově by se mohly dobíjet také invalidní vozíky

„Tato vzdálenost je plně dostačující pro potřeby nabíjení nejrůznějších druhů elektrických vozidel, od elektromobilů po elektrobusy. Zatím jsme ještě do detailů neřešili ergonomii antén, čímž se možná v budoucnu podaří účinnost ještě o nějaké to procento zvýšit,“ prozrazuje Vladimír Kindl.

Výzkumníci už vyvinuli zařízení, které je schopno dodat výkon zhruba pět kilowattů, což by stačilo na nabití elektromobilu během několika hodin.

„Technicky jsme však schopni jít i na výkony mnohem vyšší. Pokud by se takové zařízení instalovalo do vybraných parkovacích stání, například před nákupním centrem, zaparkovaný elektromobil by se během nákupu automaticky dobil bez jakéhokoliv nutné asistence řidiče,“ konstatuje Kindl.

Celková velikost antén je ovlivněna výkonem. Pro potřeby elektrobusů postačí zástavbový prostor o velikosti zhruba metr krát metr, při využití pro kardiostimulátory postačuje velikost 2,5 centimetru krát 2,5 centimetru.

Prvotním impulzem pro spuštění vývoje byl pro výzkumníky z RICE rozvoj elektromobility, brzy se ale ukázalo, že možných aplikací je mnohem více.

Bezdrátový přenos energie

  • Projekt Regionálního inovačního centra elektrotechniky (RICE) při FEL ZČU, pracuje na vývoji systému, který umožňuje přenos energie ze zdroje do spotřebiče přes vzduchovou mezeru prostřednictvím magnetického pole.
  • Výzkum probíhá již několik let.
  • V současné době se dosahuje účinnost vyšší než 95 % na vzdálenost 25 cm.
  • Vhodné především pro prostředí, kde není možné při nabíjení používat kontakty popř. kabely, např. výbušné prostředí, nebo v lékařství při dobíjení kardiostimulátorů a jiných implantátů, které se nyní po vybití baterií musí operativně vyměnit.
  • Konkrétní příklady využití: výkonové aplikace: dobíjení elektromobilů, např. na parkovištích; nízkovýkonové aplikace: dobíjení kardiostimulátorů a lékařských implantátů, měření neelektrických veličin na rotujících částech strojů.

„Kromě elektromobility a lékařské elektroniky je z hlediska systému bezkontaktního přenosu energie také zajímavá oblast měření neelektrických veličin na rotujících částech elektrických strojů. Využít by se toho dalo například pro rotory velkých turbogenerátorů,“ říká Tomáš Kavalír.

Bezdrátově by se mohly dobíjet také vozíky pro invalidní osoby nebo vozidla integrovaného záchranného systému, která jsou ve stanici trvale připojena k palubní síti, odkud se při výjezdech musí odpojit. Neustále nabité musí být všechny lékařské přístroje, vozům se také někdy vyhřívá motorový prostor, aby vozidlo bylo kdykoliv připravené k výjezdu.

„Efektivní by bylo mít náš systém zabudován do podlahy vozu a do podlahy garáže. Nebylo by tak potřeba manuálního připojování a odpojování od sítě,“ míní Kavalír. Uvažuje se také o nabíjení ručního nářadí jeho prostým odložením na pracovní desku stolu.

Podle Kavalíra a Kindla by nyní tým potřeboval strategického partnera z průmyslové sféry, který by se s výzkumníky podílel na uvedení do provozu. Zájem projevil už třeba pražský IKEM.

Uvedení prototypů do ostrého provozu se vyšplhá na statisíce korun, výroba samotná by se však už výrazně prodražit neměla.

Výzkumníci chtějí ještě navázat spolupráci s Lékařskou fakultou, aby mohli ověřit vliv využívání těchto systémů na lidskou tkáň. „O tom se toho ještě příliš neví. Nicméně první studie uvedené v zahraniční literatuře naznačují, že při splnění určitých limitů intenzity elektromagnetického pole nehrozí žádné nebezpečí,“ uzavírá Kindl s tím, že pokud budou antény navíc odstíněné, bezpečnost se ještě zvýší.



Nejčtenější

Kauza plzeňského gólu. Proč ho videorozhodčí nechal uznat

Michael Krmenčík z Plzně vykouzlil na tváři úlevnou grimasu, z dorážky překonal...

V případu uznaného gólu plzeňských fotbalistů, kterému předcházel těsný ofsajd, se objevily "polehčující" okolnosti....

Událost po 75 letech. Tři ligové týmy vyhrály první čtyři zápasy

Spartan Guélor Kanga (vlevo) v souboji s teplickým Jakubem Horou.

Sparta dvanáct bodů, Slavia i Plzeň také. Fotbalová liga prožívá historickou událost, pětasedmdesát let se nestalo, aby...



VIDEO: Vandal vyryl na vůz fotbalisty Limberského skoro třímetrovou rýhu

Vandal vyryl na vůz fotbalisty Limberského skoro třímetrovou rýhu

Přes dva a půl metru dlouhý vryp udělal do boku auta fotbalisty Davida Limberského muž s taškou v ruce. Při činu v...

Nejmladší ze zabitých vojáků Patrik Štěpánek bude mít pohřeb v Plzni

Desátník Patrik Štěpánek z 42. mechanizovaného praporu v Táboře zahynul při...

V pátek po poledni se v kostele Panny Marie Růžencové na Jiráskově náměstí v Plzni uskuteční pohřeb čtyřiadvacetiletého...

VIDEO: Lidé se rozloučili s Patrikem Štěpánkem, nejmladší obětí z Afghánistánu

Pohřeb vojáka Patrika Štěpánka, který se společně s dalšími dvěma českými...

V kostele Panny Marie Růžencové na Jiráskově náměstí v Plzni se lidé rozloučili se čtyřiadvacetiletým vojákem Patrikem...

Další z rubriky

VIDEO: Dálnice D5 u Rokycan hodinu stála kvůli střetu náklaďáku a auta

Dálnice D5 u Rokycan hodinu stála kvůli střetu nákladního a osobního auta. (15....

V opravované části dálnice D5 u Rokycan se před desátou hodinou srazilo nákladní auto s osobním. Komunikace byla zhruba...

Plzeň umístí do ulic další radary, zaplatí je i z pokut za rychlou jízdu

Měření rychlosti na Jižní spojce v Praze. Ilustrační foto

V posledních dnech letních prázdnin spustí město Plzeň další úsekové měření rychlosti automobilů. Do konce letošního...

Výjimečná plzeňská synagoga zkrásní za 130 milionů korun

Velká synagoga v Plzni.

V Plzni brzy odstartuje oprava Velké synagogy a nedalekého rabínského domu. Dlouho očekávaná rekonstrukce vyjde na...

Najdete na iDNES.cz