當年特斯拉若勝出愛迪生,無線充電的歷史將怎樣重寫?
如果一開始選擇的是特斯拉無線傳能,世界將是什麼樣子。
人不怕走在黑暗裡,只怕心裡沒有陽光。
在希臘神話中,人類是泰坦神普羅米修斯創造的,(普羅米修斯含義是深謀遠慮)他也充當了人類的教師,凡是對人有用的,能夠使人類滿意和幸福的,他都教給人類。為了給人們帶來光明,他違背了眾神之父宙斯的意志,在太陽車那裡點燃了木本茴香的一枝樹枝,灑落人間。火使人成為了萬物之靈。
1879年10月21日,一位美國發明家通過長期的反覆試驗,終於點燃了世界上第一盞有實用價值的電燈。從此,這位發明家的名字,就象他發明的電燈一樣,走入了千家萬戶。他,就是被後人讚譽為「發明大王」的愛迪生。
然而,盛名背後,卻隱藏著一段鮮有人知的競爭史,直流電與交流電的競爭,有線傳能與無線傳能的競爭,暗淡著另一位天才科學家,尼古拉?特斯拉。
歷史上經常出現學術紛爭,有些性格偏執的科學家,打壓學術對手往往不擇手段。例如,上古大神牛頓與胡克的恩怨、蘇聯近代農業科學家李森科利用政治手段迫害主流生物學家蘇卡切夫院士等。愛迪生也曾瘋狂地誹謗和打擊同時代的天才發明家特斯拉。
愛迪生一生中的創造發明有一千三百二十八種,比較重要的有電燈、電車、電影、直流發電機、直流電動機、電話機、留聲機。
特斯拉也是擁有很多絕妙創意的人,擁有700多項發明專利,最偉大的發明是交流電、無線電通信和無線傳能。
1、高頻交流電——直接拉開了第二次工業革命的序幕。高頻交流電是特斯拉最重要的發明,並獲得了交流發電機的專利。單是交流電的專利費,就能讓特斯拉一年之間躍升世界首富,而這只是他眾多發明的冰山一角。但是他放棄了專利權利,才有了我們現在比較廉價的市電交流電。而在這方面愛迪生卻表現得更加是一位商人,他的燈泡採用直流電供電,不能夠遠距離傳輸的直流電是當時比較奢侈的「物件」。
2、無線電通訊——1897年,特斯拉在美國提交了他的專利申請,並於1900年獲得批准。當馬可尼在1900年向美國專利局提交他的無線電專利申請時遭到了拒絕,因為它與特斯拉的發明太相似了。馬可尼並不氣餒,開辦了自己的公司,後來得到了安德魯·卡內基和托馬斯·愛迪生這樣強大的支持者。1901年,採用了多項特斯拉的專利,其中包括特斯拉振蕩器,馬可尼能夠跨越大西洋傳送信號。在1904年,專利局沒有給出明確的理由就撤銷了特斯拉的無線電專利,並宣布馬可尼的專利是有效的,使他成為無線電的發明者。1911年和1915年,馬可尼獲得諾貝爾獎,後來特斯拉雖然對馬可尼公司提起訴訟,但特斯拉在那時太過貧困,無法與大公司對抗。該案件一直沒有得到判決,直到1943年特斯拉去世幾個月後,最高法院才判定維持特斯拉的專利權。
3、無線傳能——這也是特斯拉最具野心的項目,基於高頻交流電和無線通訊的成果,1900年特斯拉在科羅拉多斯普林斯建立了一個實驗室進行一個全球性的無線傳輸系統的研究,在傳遞信息的同時免費提供電能。,他在那裡製造出了規模與能量最大的特斯拉線圈,將其稱作放大發射機。放大發射機有三個線圈,直徑為52英尺。它可以產生數百萬伏電壓並製造出「人造閃電」,閃電最高可達130英尺,是當時最大的人造閃電。
在研究中,只要利用沃登克里弗塔,將電力以諧振的方式發送到地球高空大氣的電離層這個超級電容上,方圓周圍的「電力接收器」(特製的電容)就可以接收到這種「無線電力」,所接收的能量不會因為接收器數量的增加而衰減。並成功點亮了40公里外的霓虹燈。
雖然由於時代和基礎工業沒有完善的局限,特斯拉的這個想法在那個年代顯得有些過於雄心勃勃,空間無線傳能也是直到2010年中期才開始迅速發展,至今才漸漸的在消費類電子產品中嶄露頭角,但是作為物聯網、分散式人工智慧AI、無人駕駛汽車的能源剛性需求,空間無線傳能的前景和需求是劃時代的,在目前這個無處不談智能的世界裡,解決無線能量的傳輸是突破下一個技術瓶頸的必備「法寶」。而1900年特斯拉的研究無疑是埋藏下了一顆立體式空間傳能的「火種」。
孫悟空之所以是一隻猴子,不是一隻子鼠丑牛寅虎卯兔。。。。是因為玉帝需要一隻猴子來偷蟠桃。商鞅之所以變法,是因為十年之期大秦帝國需要愈發圖強。不同的時代會產生不同的時代需求,個人的意識終將要符合社會意識的發展。立體空間無線傳能之所以在最近幾年重新回到人們的視線當中,也是如此。Whether high-power or miniwatt。
源於Gartner公司的技術成熟度分析曲線。目前無線傳能技術已經過了期望膨脹的泡沫期,技術趨向成熟。即將形成產業鏈。
在供求預測中,我國的無線電能傳輸技術尚處於技術開發階段,尚未出台的國內無線傳能標準,既增加了業界的迷茫,又加大了無線充電市場的希望。國際上的大多數公司也尚處於技術布局階段,無線充電市場尚為一片藍海。電動汽車的不斷普及,將推動無線充電技術的飛速發展,顛覆現有充電設備市場格局。
在消費類電子領域,人們對充電的渴望會超過現階段對流量的渴望。
多樣的攜帶型電子設備帶來了大量種類繁多的線纜,有線充電由於受到連接線纜等的限制,只能實現一對一的充電模式。家庭聚會,party,出門旅遊,都離不開煩亂的充電線。
目前,已經存在的大多數無線充電器是個偽命題,在一定程度上偷換了概念,只能夠實現幾厘米距離的點對點充電,離開和偏移都會造成充電中斷,顯然不能滿足需求。
手機是一個隨身攜帶移動的物件,如同一隻小貓,原來是被1米長的繩子拴著,後來繩子沒有了,臉卻被強行粘在牆上。哪個處境更好一些顯而易見。
手機如同貓一樣,天性好動,因此,需要給它提供足夠的空間自由度,解放天性,跳躍著玩球,才是它最終的歸屬。
我們需要的是立體空間無線充電,利用無線傳能技術,根據不同使用環境,設計無線能量傳輸系統,立方米級m3的空間立體充電區域,針對小功率移動設備,例如手機、智能穿戴等。一對多同時充電,大幅度減少充電線纜,方便的同時,也使得環境更加整潔。
使移動設備的充電過程成為「常態」,不在擔心偶爾忘記插線造成設備沒有充電的情況,用電設備的電量維持在30%-80%之間,不僅避免由於電量不足影響使用的情況,而且能夠延長現階段電池的壽命。
無論是在家裡、工作場所、咖啡店、酒吧、公交站、飛機場或者是移動的汽車、火車等場景,都能夠隨時的給智能移動終端補充能量。
甚至,將手機放在口袋中,也隨時能夠對其進行電能補充,從而使手機的電量保持在充盈的狀態,也可能去掉體量較大的電池組建,在不遠的將來,手機——或者是稱之為智能移動終端的形態可能會因為無線傳能技術而改變。
在大功率電動汽車無線充電領域,可劃分為靜止充電和行進間充電,隨著新能源汽車關注度和普及率的提高,新能源汽車的無線充電技術也已成為各大汽車廠商及科研機構的關注焦點。
電動汽車靜態無線充電技術相比於傳統插入式或接觸式傳導充電技術,在使用安全性、可靠性、靈活性、適應性等方面具有明顯優勢,方便應用於車庫、停車場、充電站等場所,可實施電動汽車無人值守智能充電,市場應用前景良好,也將對電動汽車的推廣和普及起到重要作用。
無人值守的無線充電停車場,看起來非常的整潔,沒有大量雜亂的電纜,也不必擔心離開時忘記拔充電槍造成的危險,還能夠就地接收分散式光伏發電產生的綠色能源,成為分散式能源的新出口。
第7代寶馬5系的擴充車型BMW530e,將於2018年上市,首次搭載量產化的無線充電系統:BMW Wireless Charging。該系統包括充電基板(可整合入車庫中),以及車底的磁場充電線圈。在不使用任何線纜的基礎上,無線充電系統可在3.5小時內充滿電,530e的純電續航為50公里,最大混合續航里程為650公里,而Tesla Models、賓士 S500e也已經明確採納無線充電模塊。
而行進間無線充電,在高速公路上,每個一段路段,鋪設一公里的無線充電道路,使電動汽車可以在以不低於80Km/S的速度,邊行駛,邊充電。以提高其續航里程。從而破解電動汽車在長距離行駛中所面臨的充電難、充電時間長等瓶頸,搶出了大量充電的時間,行進間無線充電道路的應用在高速公路上,可能會比充電樁更加有意義。
同樣非常適用於城市公交系統,可在每個公交站的公路路面下設置大功率磁共振充電發射裝置,在大型電動公交巴士停靠公交站的30秒內,即可補充足夠行駛到下一站的電能。減少大功率電動公交巴士的蓄電池用量。間接減少環境污染。
未來電動汽車、混動車,在主要街道上行駛時,將實現不需要停車充電就可以獲得足夠的能量,能夠一直續航下去,告別「電量不足」而引起的「關機」。
當然,初步技術途經和技術可行性具備了之後,並不代表著在短期內就能夠實現上述所有場景,無線充電在實施過程中還有諸多工藝、工程問題,產品化的過程中,產業鏈還不夠完整。功率、效率更高、距離更遠、體積更小、能量密度更大是不懈追求的目標。
無線充電的設計過程中,由於傳遞能量的載體是磁場,利用電與磁高效率的轉換,能夠通過很微弱的磁場傳遞很大的能量。在實驗室我們要對交變磁場進行分析、挑選合適的磁芯材料模擬。
設計更加高效率的磁迴路,計算電動汽車和公交車的傳輸距離以實現最大功率、效率。進行整體系統模擬,研究幅頻特性、相頻特性以獲得最佳的系統魯棒性。
在實驗中,體會著興奮、焦慮、疑惑、激動、失望混雜在一起的複雜感覺,在理論和數據中磕磕絆絆的摸索,然而回頭望去無線傳能的迷宮還依然神秘莫測,繼續前行,發現在很多不起眼的角落,居然隱藏著沉甸甸的秘密。通過第六感覺,隱約覺察到有些重要的一段時期已經到來了。
自從1900年特斯拉將無線電的幽靈從方程中解放出來,讓世人真切的看到它的面目,2007年麻省理工MIT又賦予了它強勁的生命力,幾年後,它爆發出令人驚訝的力量,把一切舊的體系徹底打破,並與聯合起來的保守派們進行了一場驚天動地的戰鬥,從2017年12月9日開始,我們會不斷的將相關的科技新諮詢和實驗乾貨發布出來,大家將能夠看到,這個幽靈如此的具有革命性和毀壞性,它所過之處,最富麗堂皇的「供電」都在瞬間變成斷壁殘垣,幾十年來不變的「有線」習慣被扔進垃圾箱不得翻身。
它是一個破壞者,但更是一個前所未有的建設者,目前,各國最傑出的科學家都來參與幫助它成長,賦予了它華麗的性格。每一天新的報告和實驗數據會如同雪花一樣飛到辦公桌上,而幾乎每一份報告都在繼續論證其正確性。讓我們一同關注並點亮,那顆適應時代需求的「無線」火種。
也許將來我們還會偶爾懷念經典的「有線」時代,懷念那一一對應的一絲不苟,繁雜但是簡單易懂的日子,但將更多的也只是一種懷舊情懷而已,正如電影《亂世佳人》的開頭不無深情地說:「曾經有一片屬於騎士和棉花園的土地叫作老南方。在這個美麗的世界裡,紳士們最後一次風度翩翩地施禮,騎士們最後一次和漂亮的女伴同行,人們最後一次見到主人和奴隸。而如今著已經是一個只能從書中去尋找的舊夢。」雖然有這樣的傷感,但是人們依然還是會歌頌北方最後的勝利,因為我們從他們那裡得到更大的力量、更多的熱情,還有對於未來更執著的信心。
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文|由小來
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