Électricité sans fil et sécurité

Un système d’alimentation sans fil développé par des chercheurs de l’Université de Tokyo et de l’Université du Michigan peut alimenter des téléphones portables, des lumières et d’autres appareils en utilisant des champs magnétiques pour fournir de l’électricité dans les airs. Une étude récente a montré que le système peut fournir en toute sécurité au moins 50 watts de puissance.

Nous nous sommes assis avec Alanson Sample, professeur d’informatique et d’ingénierie à l’UM et auteur de l’article, pour découvrir comment toute cette puissance peut voyager dans les airs sans mettre en danger les personnes sur son passage.

Comment avez-vous déterminé que votre salle de recharge est sûre ?

Aux États-Unis, nous avons des limites de sécurité strictes sur la quantité et le type d’énergie électromagnétique que les appareils électroniques peuvent émettre. Ils sont fixés par la Federal Communications Commission avec les conseils des National Institutes of Health et de l’Institute of Electrical and Electronics Engineers.

Pour ce travail, nous avons utilisé la norme la plus restrictive, le débit d’absorption spécifique, ou DAS. Le DAS est une mesure de la quantité d’énergie électromagnétique absorbée par le corps. Pour une exposition non contrôlée, la limite DAS moyenne du corps entier est de 0,08 watt par kilogramme et la limite maximale pour n’importe quel point du corps est de 1,6 watt par kilogramme.

Ces limites s’appliquent aux téléphones portables, aux micro-ondes, à tout ce qui émet de l’énergie électromagnétique. Pour ces gammes de fréquences, le problème de sécurité est qu’une trop grande quantité d’énergie électromagnétique peut chauffer les tissus corporels.

Pour nous assurer que la salle de charge ne dépasse pas ces limites, nous avons effectué une simulation informatique largement utilisée pour déterminer la quantité d’énergie qu’une personne debout dans la salle de charge absorberait. Nous avons découvert que nous pouvions fournir au moins 50 watts de puissance par voie aérienne sans dépasser les limites SAR pour tout le corps ou pour un seul point.

Comment l’énergie à laquelle je serais exposé dans votre salle de recharge se compare-t-elle à l’énergie à laquelle je suis exposé lorsque j’utilise mon téléphone portable ?

Les téléphones portables doivent être conformes aux mêmes normes SAR que nous avons utilisées dans l’étude. Ainsi, la salle de charge vous exposerait à une quantité d’énergie égale ou inférieure à celle d’un téléphone portable.

Mais comment quelque chose qui fournit suffisamment d’énergie pour charger mon téléphone portable peut-il m’exposer à moins d’énergie que le téléphone portable lui-même ?

Votre téléphone portable utilise une simple antenne pour émettre de l’énergie électromagnétique dans un environnement non contrôlé. Et comme tous les appareils électroniques courants, la relation entre l’intensité des champs électriques et magnétiques est fixe. Pour émettre plus d’énergie magnétique, le téléphone doit également émettre plus d’énergie électrique. Cela signifie que la quantité d’énergie qu’il peut fournir en toute sécurité est très limitée.

La salle de recharge est différente car nous contrôlons tout l’environnement. Nous avons donc conçu un système de conducteurs et de condensateurs qui modifie la relation entre les champs électrique et magnétique. Il crée un champ magnétique qui résonne dans toute la pièce, mais il confine le champ électrique à des condensateurs placés dans les murs. De cette façon, le champ magnétique peut fournir de l’énergie sans exposer les personnes présentes dans la pièce à un champ électrique puissant.

De plus, la salle de recharge fonctionne à une fréquence bien inférieure à celle d’un téléphone portable. Ainsi, les champs électriques présents interagissent moins avec le corps que ceux émis par un téléphone portable. Enfin, les téléphones portables sont tenus contre votre tête, ils constituent donc une source d’énergie électromagnétique plus concentrée.

Quels tests supplémentaires seraient nécessaires pour rendre quelque chose comme celui-ci disponible dans le commerce ?

On en est loin. Un appareil commercial devrait obtenir l’approbation complète de la FCC, et cela prend en compte de nombreux autres facteurs en plus du DAS – durée et temps, modèle d’utilisation, toutes sortes de choses.

Mais le but de ce projet n’était pas de créer un produit prêt pour les heures de grande écoute. Il s’agissait de répondre à la question « Est-il possible de fournir en toute sécurité des quantités utiles d’énergie sans fil dans toute une pièce ? » Et la réponse à cette question semble être « oui ». Nous ne connaissons peut-être pas les niveaux de puissance exacts qu’un produit final sera en mesure de fournir, mais cette étude initiale nous donne confiance pour l’avenir.

Nos prochaines étapes consistent à affiner le système et à développer des applications préliminaires qui peuvent commencer à utiliser cette technologie à petite échelle. petits robots.

Le développement de nouvelles technologies est un processus très long, mais l’important est de continuer à avancer. C’est ce que nous faisons, et je suis enthousiasmé par ce qui se profile à l’horizon pour la recharge sans fil.