Draadloze energieoverdracht: van Tesla tot toegepaste technologie

In een diepgaande gids over draadloze energietechnologie, Wireless Power Design – From Theory to Practical Applications in Wireless Energy Transfer and Harvesting combineert Dr. Mohamed Zied Chaari theoretische inzichten met praktische toepassingen. Het boek helpt lezers het potentieel van energieoverdracht en energiewinning beter te begrijpen.

De evolutie van draadloze energietechnologie

Het boek begint met een verkenning van de historische wortels van draadloze energie, via het baanbrekende werk van pioniers als Heinrich Hertz, Nikola Tesla en William Brown. Hun innovatieve onderzoek vormde de basis voor de hedendaagse technologieën voor draadloze energieoverdracht (WPT). Dr. Chaari leidt de lezer door de ontwikkeling van WPT, met bijzondere aandacht voor essentiële technologieën zoals microgolftransmissie en elektromagnetische inductie – de fundamenten van veel moderne draadloze energiesystemen.
 

Praktische toepassingen van draadloze energieoverdracht

Hoewel het boek de theorie achter draadloze energieoverdracht (WPT) uitvoerig behandelt, onderscheidt het zich vooral door de nadruk op praktische toepassingen. Een treffend voorbeeld is EMROD, een bedrijf uit Nieuw-Zeeland dat een draadloos transmissiesysteem op basis van microgolven heeft ontwikkeld voor lange-afstandsenergieoverdracht, bedoeld als alternatief voor traditionele koperen stroomkabels. Hun prototype, ontwikkeld in samenwerking met Callaghan Innovation, is inmiddels getest door Powerco, de op één na grootste stroomdistributeur van Nieuw-Zeeland.

Maar WPT verandert niet alleen de manier waarop we naar grootschalige energiedistributie kijken. Ook in de transportsector, met name op het gebied van het opladen van elektrische voertuigen (EV’s), zorgt de technologie voor een doorbraak. Nu steeds meer mensen overstappen op elektrisch rijden, biedt inductief laden een eenvoudiger en efficiënter alternatief voor traditionele stekkersystemen. Door zendspoelen te integreren in wegdek of parkeervakken kunnen voertuigen draadloos worden opgeladen met minimale gebruikersinteractie. Dit vermindert kabeltrossen, verhoogt de veiligheid en draagt bij aan duurzamere energieoplossingen. Zoals het boek vermeldt, zal dit toepassingsgebied de komende tien jaar sterk groeien.

Daarnaast verkent het boek ook boeiende mogelijkheden op het gebied van drone-opladen. Nu drones steeds belangrijker worden in sectoren als inspectie, logistiek en hulpverlening, is een efficiënte oplossing voor het opladen essentieel. Het boek bespreekt onder meer het contactloze systeem van Powermat, dat tot 300 watt ondersteunt zonder dat nauwkeurige uitlijning nodig is, en de "in-de-lucht' oplossing van GET, waarmee drones tijdens de vlucht kunnen worden opgeladen en zo een langere inzetduur behalen.

Uitgelichte technologieën

Naast de theoretische basis biedt het boek een helder overzicht van diverse technologieën voor draadloze energieoverdracht die momenteel innovatie aansturen in uiteenlopende sectoren. Deze omvatten onder andere:

Draadloze energieoverdracht via microgolven:
Het boek beschrijft hoe energie over grote afstanden kan worden verzonden via gerichte microgolfbundels. Een opvallend voorbeeld is het Nieuw-Zeelandse bedrijf EMROD, dat werkt aan energieoverdracht van grondstation naar grondstation. Deze technologie zou fysieke stroomkabels in de toekomst deels kunnen vervangen.

Inductieve Energieoverdracht (IPT):
IPT wordt toegepast voor het draadloos opladen van elektrische voertuigen, drones en mobiele telefoons. De techniek maakt gebruik van magnetische velden om energie over korte afstanden over te dragen. Het boek benadrukt de voordelen van IPT, zoals hoge efficiëntie en veiligheid, maar bespreekt ook de beperkingen, zoals het beperkte bereik en de noodzaak van precieze spoel-uitlijning.

Energieoverdracht via lasers:
Het boek onderzoekt hoe lasers energie "door de lucht" kunnen overbrengen naar een ontvangend systeem dat het licht omzet in elektriciteit. Voorbeelden uit NASA’s Dryden Flight Research Center en JAXA’s Kakuda Space Center (Japan) illustreren deze methode. Er wordt ingegaan op uitdagingen zoals atmosferische invloeden, efficiëntie en veiligheidsvraagstukken.

Ultrasone draadloze energieoverdracht:
Deze techniek gebruikt akoestische golven om energie over te dragen, en is met name interessant voor toepassingen zoals implanteerbare medische apparaten en sensoren. Het boek bespreekt hoe deze methode energie kan overbrengen door materialen zoals metaal, water en weefsel, en hoe ze bepaalde beperkingen van andere methoden overwint.

Rectenna’s (rectifiying antennas):
Deze technologie wordt vroeg in het boek geïntroduceerd en later diepgaander behandeld. Rectenna’s zetten microgolf- of radiofrequentiesignalen om in bruikbare gelijkstroom. Ze vormen een essentieel onderdeel van veel WPT-systemen en zijn onmisbaar bij energieoogsttoepassingen.

 

Praktische projecten op het gebied van draadloze energieoverdracht

Het boek bevat een reeks praktijkgerichte projecten die verschillende aspecten van draadloze energiesystemen behandelen. Elk project is voorzien van heldere uitleg en een overzicht van de relevante parameters. De volgende vijf projecten bieden lezers de kans om zich te verdiepen in essentiële domeinen van draadloze energie:

• Project 1: Draadloze energievoorziening van geavanceerde IoT-apparaten
• Project 2: Draadloos aangedreven apparaten in het veld – toekomst en uitdagingen
• Project 3: Draadloos laden van apparaten met inductieve technologie
• Project 4: Draadloze energieoverdracht voor IoT-toepassingen
• Project 5: Laadoplossing voor een robot-crawler in een pijpleiding

Wireless Power Design combineert theoretische inzichten met innovatieve praktijktoepassingen en biedt waardevolle informatie voor iedereen die geïnteresseerd is in de toekomst van energieoverdracht.

 

Méér weten

Elektor heeft onlangs Elektor Academy Pro gelanceerd – een nieuwe reeks praktijkgerichte leerproducten, gericht op ontwikkelaars en bedrijven die behoefte hebben aan direct toepasbare kennis. In een snel veranderend technologisch landschap volstaat traditionele theorie niet meer; professionals hebben vaardigheden nodig die ze onmiddellijk kunnen inzetten.

Met meer dan 60 jaar ervaring in praktijkgericht onderwijs bouwt Elektor Academy Pro voort op Elektor’s educatieve traditie sinds 1961. De opleiding biedt realistische cursussen, evenementen geleid door experts en methodieken die kennis omzetten in innovatie. Dankzij deze aanpak kunnen technische teams zich heroriënteren, innoveren en competitief blijven in een steeds veranderende wereld.