导读
假设未来的某一天，所有的架空线路和电缆都不复存在，公共场所安装无线充电设备，电车不必到充电站充电，病人不用手术就能给体内的电子设备充电，出差的人们只携带一个薄薄的供电器垫，甚至酒店的房间里早已为客人准备好充电器垫，一举解决各种不兼容问题……这样的场景你可能难以想象，但这就是无线输电。
理论溯源
最早的无线输电试验
无线输电技术最初是由尼古拉.特斯拉提出的。他在长岛试建了首座名为沃登克里弗塔的电力发射塔，该塔能够与地球的电离层和大地构成的电容发生串联谐振，能量可以被地球的另一端的一个沃登克里弗塔所接收，通过这种方法便可以将电离层中的电力输送到地球的任意一端。该塔利用地球存在于电离层中的能量，因此能量非常大，并且使用起来几乎没有污染。
特斯拉线圈
提到无线输电，不得不说起特斯拉线圈，世界各地有很多特斯拉线圈爱好者，他们制造了各种各样的设备和绚丽夺目的人工闪电，但特斯拉线圈的价值绝不仅仅止于游戏和观赏，它是真正意义上的无线输电的前身。
特斯拉后来又发明了所谓的“放大发射机”，称之为大功率高频传输线共振变压器，用于无线输电试验。
无线输电方式
电磁感应原理输电
此原理与电力系统中常用的变压器原理类似。在变压器的原边通入交变电流，副边会由于电磁感应原理感应出电动势，若副边电路连通，即可出现感应电流。电力系统中的电压、电流互感器也是采用了类似的原理。目前使用电磁感应传递电能的主要有电动牙刷，以及手机、相机、MP3等小型便携式电子设备，由充电底座对其进行无线充电。
谐振无线输电
这种无线输电方式与无线通信原理类似，其发送端谐振回路的电磁波全方位开放式弥漫于整个空间，在接收端回路谐振在该特定的频率上，从而实现能量的传递。这种输电方式在接收端输出功率比较小时可以得到较高的传输效率。但其存在电磁辐射，传输功率越大，距离越远，效率越低，辐射就越严重。因此这种方式也是只适用于小功率、短距离的场合。
磁耦合共振原理输电
这种方式需要发射和接收两个共振系统，可分别由感应线圈制成。通过调整发射频率使发射端以某一频率振动，其产生的不是弥漫于各处的普通电磁波，而是一种非辐射磁场，即把电能转换成磁场，在两个线圈间形成一种能量通道。接收端的固有频率与发射端频率相同，因而发生了共振。随着每一次共振，接收端感应器中会有更多的电压产生。经过产生多次共振，感应器表面就会集聚足够的能量，这样接收端在此非辐射磁场中接收能量，从而完成了磁能到电能的转换，实现了电能的无线传输。
微波无线输电
前几种方式适用的距离、传输的功率都比较小，要想实现长距离、大功率的电能无线传输，可采用微波或激光的传输方式。由于微波或激光的波长比较短，故其定向性好，弥散小，可用于实现电能的远程传输。这种传输系统由电源、电磁波发生器、发射天线、接收天线、高频电磁波整流器、变电设备和有线电网组成，其大致流程如下：
电源→电磁波发生器→发射天线→接收天线→整流器→变电→电网
无线输电技术的最新成果
2016年10月10日，俄罗斯火箭宇航“能源”公司的科研人员在1.5公里的距离上利用激光束成功实现了为手机无线充电。实验中，激光装置被放置在莫斯科郊外一幢楼的六层，在另外一幢楼的顶部安装了直径10厘米的激光接收器，该接收器借助一特殊设备将激光能量转化为电能，这一特殊设备与手机充电器连接。实验中，无线充电的距离达到了1.5公里，实验的最终目的不是为手机充电，而是实现在太空中为各类航天器进行无线充电。
2015年2月，在日本神户港，三菱重工业公司在其下属的神户造船所内，开创性地使用一块高13米宽8米的平板型无线送电设备取代此前一直占据主流地位的抛物面型无线送电设备，成功地将10千瓦的电力转换为电波后，发送至距离500米外的无线受电装置，点亮了与无线受电装置相连接的蓝色LED灯泡。同年3月营销引流，日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）也运用其他方式无线输电，成功地通过电波以无线传输的方式，将1.8千瓦的电力传输至距离55米外的接收装置。这一系列试验的成功标志着无线输电，地面上的无线输电技术已经越来越接近实用化阶段。
2014年5月20日，斯坦福大学研究院开发出了一种可以为植入人体内的医疗器械进行无线充电的新技术。这项技术能够为仅有米粒大小的医疗电子设备进行充电，从而让这类设备能够更“深入”地植入人体内，且能长久的获得电能输送，甚至不需要电池也能正常“工作”，只需将电源靠近皮肤就能给体内的设备充电。
无线输电的广阔前景
无线输电有望近几年取代低压电线
架设高压电线的高大铁塔顶端加装有一个永远闪烁着红色光芒的航空障碍灯，用来为飞机等航空器提供飞行障碍警示。但这些航空障碍灯不能直接使用高压电，必须在电塔上为其单独架设一条低压电线以提供电力。这条低压电线的长度大致在500米至1000米左右，所提供的电力约为10千瓦。这与神户港试验所达到的输电距离和能力几乎一致。目前比较乐观的估计，在未来5年之内，无线输电技术能够取代上述低压电线的架设。
宇宙太阳能发电
对大多数人来说，太阳能发电技术早已不再是陌生的概念。但任何铺设于地球表面的太阳能发电设施都至少面临着两大难题：一是地球自转形成的日夜交替，二是大气环流造成的霜雾雨雪。于是，“宇宙太阳能发电”构想被提出来，就是在距离太阳最近的地球赤道上空的静止轨道上发射一种专门的太阳能发电卫星，为其安装上正反两面均能发电的太阳能电池板，从而解决上述问题。但要从遥远的太空中将巨大的电能传输回地球表面，显然不可能再采取架设电线的传统输电方式。因此，无线输电技术就成了“宇宙太阳能发电”这一宏大构想能否转化为现实的关键之所在。
海上风力发电
当前被视为主要新型能源技术之一的海上风力发电，在未来也完全有可能直接以无线输电的方式，将远离海岸线的海上风力发电机组所产生的电力传输至陆地，而无须铺设海底电缆，从而大幅削减建设和维护的经济成本。
严肃正式的内容到此为止，接下来给大家讲讲关于特斯拉的故事，额，当然不是那个“特斯拉”，是尼古拉.特斯拉哦！
极客之王—尼古拉.特斯拉
（来源：能源观察网微信、中国科技网等，能源之星采集整理发布）
能源之星
编辑 | 古雅琦
