无线充电是否可以成为未来的能源来源？（纪客老白分享）

随着技术的飞速发展，WPT 技术，即电能从电源无线传输到电力负载，而不需要连接电线，在智能手机、平板电脑、笔记本电脑、运输设备(如无人机和电动汽车)、可穿戴电子设备、发射应用程序和太阳能电池等各种产品的无线功能或再充电方面特别有用。这项技术已经开始在诸如消费电子、运输、供暖和通风、工业工程和模型工程等各个领域得到越来越多的接受。
WPT 允许去除电源线的限制，同时保持电子设备连续充电。可靠、高效、快速、维护成本低，也可用于短距离或长距离。与此同时，这种充电方式由于是电隔离的，所以电击的风险要低得多。
WPT 的演变
WPT 的概念始于19世纪晚期，当时尼古拉 · 特斯拉，一位塞尔维亚裔美国发明家，以其对交流电电源系统设计的贡献而闻名，提出并致力于无线电源的研究。19世纪90年代早期，特斯拉在哥伦比亚世界博览会上展示无线电灯泡。在1961年早期，William c Brown 通过发表一篇探索微波动力传输的可能性的文章，提出了微波动力传输的可能性。2007年，麻省理工学院(MIT)的一个研究小组成功地在2米的距离内点燃了一个60w 的灯泡，效率约为40% 。2009年，索尼推出了一款无线电动力感应电视机。近年来，无线移动充电器的出现，伴随着无线充电器的不断发展和进步。
日本京都大学大学的一个研究小组发起了电动辅助自行车的演示测试。它包括一辆能够通过无线方式接收充电的自行车，只需将其停在充电器架的对面。它的前轮在电池组和接收器的帮助下以微波的形式提供动力。2017年3月初开始的测试确保了充电只在深夜进行，以避免人类与相当于100瓦的微波接触。它是这样设计的，一旦任何人进入一个特定的范围，它就会停止。
按类型分类的无线电力传输市场
感应充电用于为牙刷、手机、剃须刀和便携式设备制造无线充电器。在无线充电和变压器中使用的原理是相同的，因为一次线圈和二次线圈之间没有直接连接。相互感应导致主回路和次回路之间的能量转移。在这种方法中，充电器上的感应线圈充当一个主线圈，并在电源供应时产生交流电磁场。这种便携式设备(需要充电)包含二次线圈，当它被放置在充电器上时，二次线圈从电磁场接收电能，并将其转换成电流，然后给电池充电。这个神奇的原理被应用于在最小范围内给设备充电。
这是有利的，方便，安全的，因为没有危险导体暴露，没有风险的电击。同样的原理也适用于共振电感耦合动力传输。谐振电感耦合增加了传输范围。在这里，主线圈和次级线圈在同一频率共振。提供给初级线圈的电产生振荡磁场，并被次级线圈拾取，次级线圈为负载转换成电能。
另一种耦合类型是电容耦合或静电感应。该原理涉及到两个或两个以上的电极或极板之间的高频高电位交流电流电容耦合。
上述所有原则都局限于较小的距离，不能在更远的距离上实现。
微波电力传输
1964年，William c Brown 通过使用 Rectenna，一种带有整流装置的天线，在更远的距离上演示了无线动力传输。这种方法提供了利用微波发射机定向动力传输的可行性，微波发射机利用天线产生微波。接收器有一个 Rectenna，可以将微波转换回电能。这种方法的主要障碍之一是需要非常大的天线尺寸。
激光束动力传输
这种方法使用光伏电池，光伏电池通过光生伏特效应太阳能电池将光转化为电能。首先，将功率转换成激光束并从源发射。光伏电池被用作接收器，它们将激光束转换回电能。激光束截面小，传输距离远，但对人体和动物有害。此外，它是高度定向的光伏电池应该暴露在透射激光束; 否则，完全失去电力可能发生。其他可能影响该系统效率的困难包括大气吸收、环境散射效应和天气困难。
无线充电的优势
与有线连接相比，无线动力传输和分布有着明显的优势，并且在未来可能实现更高的效率。
在电力传输过程中发生的损失是电力系统中的一个重要问题。在传输过程中的功率损失估计为26% 。在传输过程中这种损耗的主要原因可以归结为电网中使用的导线的电阻。根据世界资源研究所的数据，印度的电网遭受的动力传输损失比例在世界上是最高的(27-40%)。在这种情况下，使用电磁感应的电力传输方式可以非常有用。
无线电源在救生事业中发挥着重要作用。在灾难频发的地区，无线电力的快速恢复是可能的，也可能阻止重大的设备损坏。当危险程度达到阈值时，遥控电源接收器就会挖入地下，然后上升接收能量并将其分配到所需的负载。
该技术不仅可以减少冲击和停止插入插座的危险，而且效率高也是该技术需要考虑的关键因素之一。
以下是 WPT 的一些其他优点:

• 简单的设计
  

• 低频操作
  

• 潜在的动力传输到偏远地区的布线是不可行的。
  

• 无线电源不像有线电源那样危险。
  

• 通过实现高效率的无线动力传输，可以进一步降低现有系统的传输和分配损耗。
  

• 电动汽车可以在任何地方充电。
  

• 客户可以免费要求的电源线，插入式电缆，插入式适配器。
  

• WPT 减少了输配电资产的费用和维护成本。
  

• 设备可以从任何地方充电而不需要充电器。
  

• 从一个源到另一个负载的握手不易被盗用。
  

• 越来越多的电力供应商进入更长的距离，从而增加客户基础的可能性。
  

• 当更多的厂商参与市场时，就可以获得具有竞争力的电力价格。
  

无线电源的缺点
WPT 也有它的缺点。除了电能传输和分配方面的困难外，高资本成本和干扰也是长距离无线电力商业化实施的主要瓶颈。需要更多的研发努力来实现一个安全、可靠、高效率和最优资本成本的无线供电系统，排除长距离的高功率损耗、非定向性和低效率。

全球无线动力传输市场的增长可能在一定程度上受到影响，因为缺乏共同的标准，包括兼容性问题以及安全性、效率和短距离无线能量之间的权衡。
全球无线动力传输市场展望
根据《2020-2026年全球无线动力传输市场研究报告》 ，在2020-2025年的预测期内，市场的复合年增长率预计为21.89% 。
在未来，现有的有线电力通信可以被无线电力所取代。很快，用户就不需要携带充电设备或电源库了。
由于某些推动市场增长的因素，市场可能会扩大。对高效充电系统的需求和消费者对无线连接的强烈偏好，以及提供的便利性，预计将提升供应商在全球无线动力传输市场运营的前景。在未来，国际无线动力传输市场可能会见证磁共振技术的崛起，进入入门阶段和感应技术的增长阶段。
智能手机正在成为感应无线动力传输市场上最大的接收器应用。在众多的短距离电能传输技术中，电感耦合是最常用的短距离移动充电技术。
最近，一家领先的移动设备制造商为移动设备的无线充电申请了基于 rf 的无线充电专利。该公司电器的定期充电可能会促使其竞争对手对未来的无线充电设施进行研发。
在未来，移动服务提供商可以通过从移动基站提供所需的电力来成功地为移动电话充电。移动内建软硬件与基站之间的协同作用考虑了能量门限水平的充电，从而提高了效率。
电动汽车信号的无线充电点正在成为发展趋势。在长途驾驶时为电动车充电可能不会成为替换现有车辆的障碍。特殊的道路可以跨越公用设施建设，并与电感耦合一起维护，为电动车提供持续的充电。每辆电动汽车都可以从源的角度进行识别。替代充电的可能性可以通过为电动汽车建造持续充电的道路来实现。
预测了各种细分市场的机会，如集成实现和归纳技术，以弥补全球无线动力传输市场中威慑力的影响。在这种新兴技术中，通过持续的研发努力，可以缩短权力转移的距离。此外，WPT 有望缓解当前全球面临的严重能源危机。随着这项技术的不断发展，无线电力可能成为未来更现实的命题。