Energie 26.07.2023
Beim Laden über kurze Distanzen, zum Beispiel von Smartphones über Induktionspads, werden magnetische Nahfelder verwendet, um Strom mit hohem Wirkungsgrad zu übertragen, aber auf größere Entfernungen sinkt der Wirkungsgrad dramatisch. Die Forscher haben den Wirkungsgrad über große Entfernungen durch spezielle Antennen aufrechterhalten.
'Wir wollten ein Gleichgewicht zwischen effektiver Energieübertragung und dem Strahlungsverlust finden, der mit der Entfernung zunimmt. Es stellte sich heraus, dass wir den Strahlungsverlust deutlich reduzieren können, wenn die Ströme in den Schleifenantennen gleiche Amplituden und entgegengesetzte Phasen haben, was die Effizienz erhöht', sagt Forscher Nam Ha-Van. Beim berührungslosen Laden erzeugt eine stromdurchflossene Spule ein elektromagnetisches Feld, das die andere Spule auffängt und in einen elektrischen Strom umwandelt.
'Hier geht es darum, das optimale Setup für die drahtlose Energieübertragung zu finden, egal wie groß die Abstände der Spulen sind. Mit unserem Ansatz können wir nun die Übertragungsdistanz über die herkömmlicher kabelloser Ladesysteme hinaus verlängern und dabei eine hohe Effizienz beibehalten', so Ha-Van. Die drahtlose Energieübertragung sei nicht nur für E-Autos, Smartphones und andere Geräte wichtig. Auch biomedizinische Implantate mit begrenzter Batteriekapazität wie Herzschrittmacher könnten davon profitieren.
Ha-Van und sein Team haben das neue Verfahren mit zwei Antennen getestet, die einen Durchmesser von jeweils 7,2 Zentimetern haben. Durch die Optimierung der darin fließenden Ströme konnten die Wissenschaftler die Strahlungsverluste unterdrücken und den Wirkungsgrad entscheidend verbessern. Bei einem Abstand von 18 Zentimetern, wie er beim berührungslosen Aufladen von Autobatterien typisch wäre, liegt der Wirkungsgrad noch bei 80 Prozent, heißt es.
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