Energiezender laat een lampje draadloos branden

Science

Eén draad is nog altijd hinderlijk prominent aanwezig in zogenaamd draadloze telefoons, laptops en andere elektronische gadgets: de elektrische navelstreng naar lader en stopcontact. Onderzoekers van het Amerikaanse Massachusetts Institute of Technology beschrijven op de website van het tijdschrift Science een alternatief: een draadloze energiezender met ontvanger.

De installatie bestaat uit twee spoelen op een onderlinge afstand van 2,4 meter. De zendspoel wordt aangedreven met een frequentie van 9,9 megahertz, de ontvangerspoel laat met de overgedragen energie een gloeilamp van 60 watt branden. De geclaimde overdrachtsefficiëntie is 40 procent.

Dat kan zo hoog, leggen de onderzoekers uit, omdat zender en ontvanger heel precies op elkaar afgestemd zijn, net als een radiozender en -ontvanger, of een operazangeres en een stuk te zingen wijnglas. Door die precieze afstemming, of ‘resonantie’, wordt de energie exclusief op de ontvangerspoel overgedragen.

Daarnaast wordt geen elektromagnetische straling gebruikt, zoals licht of reguliere radiostraling. Elektromagnetische straling, zeer geschikt voor informatie-overdracht, is voor energietransport minder handig. Als je het ongericht verstuurt, verdwijnt de energie alle kanten op. En gerichte stralingsbundels, zoals laserstralen, moet je altijd de goede kant op richten. Daarnaast kunnen bundels schadelijk zijn door hun hoge energie-inhoud, en er mag niets tussen zender en ontvanger staan.

De Amerikanen gebruiken daarom geen elektromagnetische straling, maar het ‘nabije veld’ van hun zenderspoel. Dat is een verzamelnaam voor componenten van elektromagnetische velden die alleen dichtbij de bron sterk zijn. Op grotere afstanden neemt de sterkte, en dus ook het energieverlies voor de bron, exponentieel af.

Transformatoren maken ook gebruik van dat principe, net zoals inductieladers. Dat zijn plaatjes ter grootte van een ontbijtbord, waar je (speciaal aangepaste) mobieltjes en dergelijke gewoon op kunt leggen om ze op te laden.

Dat is al makkelijker dan het aansluiten van een oplader, maar de afstand tussen zender en ontvanger mag slechts een paar centimeter zijn. Nog gemakkelijker zou het zijn als die afstand meters kon bedragen, en de gebruiker helemaal niets hoefde te doen, behalve aanwezig zijn.

Met behulp van resonantie is dat in ieder geval in principe mogelijk, zo laten de onderzoekers nu zien. Als er tussen zender en ontvanger een barrière staat, zoals een kunststofscherm of een mens, wordt er nauwlijks minder energie overgedragen, melden ze verder. Wel is de overdrachtsefficiëntie van 40 procent nog wat mager voor praktische doeleinden, maar volgens de gebruikte theorie zou die nog omhoog moeten kunnen.

Bruno van Wayenburg