Zakon interakcije električnih struja koji je otkrio André Marie Ampere 1820. godine postavio je temelj za daljnji razvoj znanosti o elektricitetu i magnetizmu. 11 godina kasnije, Michael Faraday eksperimentalno je utvrdio da promjenjivo magnetsko polje generirano električnom strujom može izazvati električnu struju u drugom vodiču. Tako je stvoren prvi električni transformator.
1864. James Clerk Maxwell konačno je sistematizirao Faradayeve eksperimentalne podatke dajući im oblik preciznih matematičkih jednadžbi zahvaljujući kojima je stvorena osnova klasične elektrodinamike jer su ove jednadžbe opisale odnos elektromagnetskog polja s električnim strujama i nabojima, a postojanje elektromagnetskih valova trebalo je biti posljedica toga.
1888. Heinrich Hertz eksperimentalno je potvrdio postojanje elektromagnetskih valova koje je predvidio Maxwell. Njegov je odašiljač svjećice s Rumkorf-ovim zavojnicom rezač mogao proizvesti elektromagnetske valove do 0,5 gigaherca, koji bi mogli primiti više prijemnika podešenih na rezonanciju s odašiljačem.
Prijemnici su se mogli nalaziti na udaljenosti do 3 metra, a kada se u predajniku pojavila varnica, na prijemnicima su se pojavile iskre. Tako su izvedeni prvi eksperimenti na bežičnom prijenosu električne energije pomoću elektromagnetskih valova.
Godine 1891. Nikola Tesla, proučavajući izmjenične struje visokog napona i visoke frekvencije, došao je do zaključka da je izuzetno važno za posebne svrhe odabrati i valnu duljinu i radni napon odašiljača, a uopće nije potrebno učiniti frekvenciju previsokom.
Znanstvenik primjećuje da je donja granica frekvencija i napona pri kojima je uspio postići najbolje rezultate u tom trenutku bila od 15.000 do 20.000 oscilacija u sekundi s potencijalom od 20.000 volti. Tesla je primio struju visoke frekvencije i visokog napona primjenom oscilatornog pražnjenja kondenzatora (vidi - Teslin transformator). Primijetio je da je ovakav električni odašiljač pogodan i za proizvodnju svjetlosti i za prijenos električne energije za proizvodnju svjetlosti.
Promotivni video:
U razdoblju od 1891. do 1894. znanstvenik je opetovano demonstrirao bežični prijenos i sjaj vakuumskih cijevi u visokofrekventnom elektrostatičkom polju, napominjući da energiju elektrostatskog polja apsorbira svjetiljka, pretvarajući se u svjetlost, i energiju elektromagnetskog polja koja se koristi za elektromagnetsku indukciju da bi dobio slično rezultat se uglavnom odražava, a samo mali dio njega se pretvara u svjetlost.
Znanstvenici tvrde, čak i ako se koristi rezonanca kad se prenosi elektromagnetskim valom, značajna količina električne energije se ne može prenijeti. Njegov je cilj tijekom ovog perioda rada bio bežično prenošenje velike količine električne energije.
Do 1897., paralelno s Teslinim radom, studije elektromagnetskih valova provodili su Jagdish Boche u Indiji, Alexander Popov u Rusiji i Guglielmo Marconi u Italiji.
Nakon Teslinih javnih predavanja, Jagdish Boche razgovarao je u studenom 1894. u Kalkuti s demonstracijom bežičnog prijenosa električne energije, gdje je zapalio barut, odašiljući električnu energiju na daljinu.
Nakon što je Boche, naime 25. travnja 1895. godine, Aleksander Popov, koristeći Morseov kod, poslao prvu radio poruku, a taj se datum (7. svibnja, novi stil) u Rusiji svake godine obilježava kao "Dan radija".
Kad je Marconi stigao u Veliku Britaniju, 1896. pokazao je svoj aparat odašiljući signal pomoću Morseovog koda na udaljenosti od 1,5 kilometra od krova pošte u Londonu do druge zgrade. Nakon toga, poboljšao je svoj izum i bio je u stanju prenijeti signal duž ravnice Salisbury već na udaljenosti od 3 kilometra.
Tesla 1896. godine uspješno odašilje i prima signale na udaljenosti od oko 48 kilometara između odašiljača i prijemnika. Međutim, nitko od istraživača nije uspio prenijeti značajnu količinu električne energije na velike udaljenosti.
Eksperimentirajući u Colorado Springsu, 1899. Tesla je napisao: "Čini se da je nedosljednost indukcijske metode ogromna u usporedbi s metodom uzbudljivog naboja zemlje i zraka." Ovo će biti početak znanstvenikova istraživanja usmjerenog na prijenos električne energije na velike udaljenosti bez korištenja žica. U siječnju 1900. Tesla će u svom dnevniku zabilježiti uspješan prijenos energije u zavojnicu „izvedenu u polje“iz koje se napajala svjetiljka.
A najambiciozniji uspjeh znanstvenika bit će lansiranje 15. lipnja 1903. kule Wardencliffe na Long Islandu, dizajnirane za prijenos električne energije na velikim udaljenostima u velikim količinama bez žica. Uzemljeni sekundarni namot rezonantnog transformatora, obložen bakrenom kugličnom kupolom, morao je pobuđivati zemljani naboj i vodljive slojeve zraka da bi postali element velikog rezonantnog kruga.
Tako je znanstvenik uspio napajati 200 svjetiljki snage 50 vata na udaljenosti od oko 40 kilometara od predajnika. Međutim, na temelju ekonomske izvedivosti, financiranje projekta zaustavilo je Morgan, koji je od samog početka ulagao novac u projekt kako bi dobio bežičnu komunikaciju, a prijenos besplatne energije u industrijskom obimu na daljinu, kao gospodarstvenik, kategorički nije bio zadovoljan s njim. 1917. godine toranj, dizajniran za bežični prijenos električne energije, uništen je.
Pročitajte više o eksperimentima Nikole Tesle ovdje: Resonantna metoda bežičnog prijenosa električne energije Nikole Tesle.
Mnogo kasnije, u razdoblju od 1961. do 1964., stručnjak za područje mikrovalne elektronike, William Brown, eksperimentirao je u SAD-u sa stazama za prijenos energije mikrovalnom zrakom.
Godine 1964. prvi je testirao uređaj (model helikoptera) koji je sposoban primiti i koristiti energiju mikrovalne zrake u obliku istosmjerne struje, zahvaljujući antenskom nizu koji se sastoji od poluvalnih dipola od kojih je svaki učitan na visoko učinkovitim Schottky diodama. Već do 1976. William Brown je prenosio 30 kW snage mikrovalnom snopom na udaljenosti od 1,6 km s efikasnošću većom od 80%.
Godine 2007., istraživačka skupina na Massachusetts Institute of Technology, koju je vodila profesorica Marina Solyachich, uspjela je bežično prenijeti energiju na udaljenosti od 2 metra. Prenesena snaga bila je dovoljna za napajanje žarulje od 60 W.
Njihova tehnologija (nazvana WiTricity) temelji se na fenomenu elektromagnetske rezonancije. Odašiljač i prijamnik su dvije bakrene zavojnice promjera 60 cm, a svaka odjekuje jednakom frekvencijom. Odašiljač je spojen na izvor energije, a prijemnik je spojen na žarulju sa žarnom niti. Petlje su podešene na 10 MHz. Prijemnik u tom slučaju prima samo 40-45% prenesene električne energije.
Otprilike u isto vrijeme, Intel je pokazao sličnu tehnologiju bežičnog prijenosa energije.
U 2010. godini, Haier Group, kineski proizvođač kućanskih aparata, predstavio je svoj jedinstveni proizvod na CES 2010, potpuno bežičnom LCD televizoru temeljenom na ovoj tehnologiji.
Andrey Povny