Изображение сгенерировано нейросетью
Мы привыкли, что электричество приходит по проводам. Но этот вековой союз техники и кабеля подходит к концу. Смартфоны уже заряжаются без розетки, дроны получают энергию прямо в воздухе, а электромобили «заправляются» на ходу. Инженеры шаг за шагом приближают мир, где питание станет таким же незаметным, как Wi-Fi.
Посмотрите на свой стол. Зарядка для телефона, блок питания от ноутбука, шнур к монитору, кабель мыши. Настоящий клубок. Теперь представьте, что всего этого нет. Ноутбук работает без адаптера, телефон получает энергию от лампы, экран связан с компьютером без проводов. Положил устройство куда угодно, и оно само подключилось к питанию.
Кажется фантастикой, но здесь нет ничего невозможного. Никола Тесла еще в начале прошлого века мечтал передавать электричество без проводов. Тогда его идеи выглядели как безумие, но принципы, которые он закладывал, живут в каждой современной технологии.
Спустя сто лет инженеры вернулись к той же идее, только с другими инструментами. Магнитные катушки, микроволны, лазеры, радиочастоты уже используются, чтобы заменить провод. И хотя полное избавление от кабелей пока недостигнуто, первые шаги сделаны. Смартфоны заряжаются без розетки, наушники получают энергию прямо из футляра, а дроны подзаряжаются в воздухе.
Почему мы все еще тянем провода? Потому что энергия упряма. Ее трудно передать далеко, не потеряв большую часть по пути. Но сегодня технологии действительно приближают нас к моменту, когда электричество станет таким же доступным, как Wi-Fi.
Содержание:
От башни Уорденклиф до беспроводной зарядки
Идея передавать энергию без проводов родилась не вчера. Никола Тесла мечтал наполнить Землю электричеством, как воздухом. В начале XX века он построил на Лонг-Айленде Башню Уорденклиф, металлический гигант высотой шестьдесят метров, окруженный слухами, искрами и легендами.
Тесла считал, что можно использовать резонанс и «стоячие волны» в атмосфере, чтобы передавать энергию на большие расстояния. По его замыслу, ток должен был распространяться по поверхности Земли и в верхних слоях воздуха, превращая саму планету в проводник. В теории все выглядело красиво, но на практике оказалось слишком смело для своего времени.
Башня так и не заработала. Финансирование закончилось, а физика оказалась упрямее, чем ожидал ее изобретатель. Электричество рассеивалось уже через десятки метров, а точных инструментов для настройки резонанса тогда еще не существовало. Проект закрыли, но сама идея питания «по воздуху» пережила столетие.
В середине XX века инженеры вернулись к той же мысли, только уже без мистики. Теперь за дело взялась радиотехника. После Второй мировой войны радиоволны стали привычным инструментом: с их помощью уже передавали сигналы, данные и звук. Почему бы не передавать и энергию?
В 1960–70-х годах корпорации Raytheon и NASA проводили эксперименты с микроволновой передачей энергии. В одном из тестов инженеры запитали модель вертолета, который держался в воздухе, получая питание от микроволнового луча. Это был первый доказанный случай стабильного полета без аккумулятора.
Именно тогда появилась идея space solar power, орбитальных станций, которые собирают солнечную энергию и передают ее на Землю в виде микроволн. В 1968 году инженер Питер Глейзер впервые описал эту концепцию, и с тех пор она не раз возвращалась в научную повестку. Сегодня к ней снова проявляют интерес Япония, Китай и США. Спутники с солнечными панелями рассматриваются как источник энергии для удаленных районов, полярных станций и будущих лунных баз. Национальная платежная система: от карточного бума к зрелости рынка Аппаратная и облачная АТС. Когда связь локального и виртуального приносит бизнесу пользу Рейтинг российских платформ виртуализации
Фотонные технологии в цифровой экономике
Но настоящий прорыв произошел в 2000-х, когда технология шагнула в быт. Первые устройства, которые действительно заряжались без проводов, были… электрические зубные щетки. Первые образцы появились еще в конце прошлого века. В их корпусах стояли катушки, передающие энергию через пластик. Простое решение и никакой коррозии и контактов.
Позже та же идея добралась до смартфонов. Появились первые зарядные площадки, где катушка на базе создает магнитное поле, а приемная катушка в телефоне улавливает энергию и превращает ее в электричество. Так появился стандарт Qi, объединивший производителей на единой платформе. К началу 2010-х беспроводная зарядка стала привычной функцией бытовой электроники.
Настоящая же эволюция началась с появлением MagSafe у Apple. Магниты позволили точно совмещать катушки и устранили главный недостаток индуктивной зарядки — потери при малейшем смещении. В 2023 году Wireless Power Consortium представил новый стандарт Qi2, основанный на том же принципе, но в открытом формате, доступном всем производителям.
Qi2 стал реальным шагом от «зарядки без кабеля» к умному питанию. Устройства автоматически выравниваются, регулируют ток и температуру, обмениваются данными и выбирают оптимальный режим работы. Если Qi был просто удобством, то Qi2 превращает беспроводное питание в полноценную часть инфраструктуры.
Принципы работы беспроводной передачи энергии
Беспроводная энергия не магический «ток по воздуху». В ее основе вполне понятная физика, которая сегодня используется в трех основных направлениях. Они различаются лишь деталями и инженерными решениями, которые влияют по расстояние, мощность и тип излучения. Читайте также
Обзор мониторов для бизнеса на рынке России Российский рынок мониторов демонстрирует устойчивый рост. В числе ключевых трендов — выход в массовый сегмент моделей с высоким разрешением. Наряду с проверенными международными брендами, такими как Acer, Samsung и MSI, активную позицию занимают отечественные производители, делающие ставку на импортозамещение и развитие собственных технологий. В этом обзоре IT-World рассматривает предложения ряда брендов, доступных на российском рынке, чтобы помочь вам сориентироваться в многообразии технологий и найти оптимальное решение под конкретные задачи и бюджет.
Индукция (Qi, Qi2)
Это самый распространенный и понятный способ. В зарядной площадке и в устройстве расположены две катушки, между ними возникает общее магнитное поле. Когда катушки достаточно близко, поле одной наводит ток в другой. Энергия поступает в контроллер питания, который управляет зарядом аккумулятора и следит за температурой.
По сути, это тот же трансформатор, только без сердечника и без проводов. Такие системы работают на частотах около 100–200 кГц, передают до 25 Вт и обеспечивают КПД до 70–80%, если катушки точно совмещены.
Индукционное питание
Здесь важно именно совмещение. Даже небольшое смещение снижает эффективность и вызывает нагрев. Поэтому в стандарте Qi2 появилось магнитное кольцо, которое помогает устройству точно «прилипать» к базе. Это сделало зарядку стабильной и удобной, превратив ее в повседневную норму.
Сегодня индукционное питание используется в смартфонах, наушниках, умных часах. Некоторые производители мебели уже встраивают катушки прямо в столешницы: положил телефон и заряд начался.
Резонансное магнитное сопряжение
Обычная индукция работает только на небольшом расстоянии. Чтобы увеличить дистанцию, инженеры применили эффект резонанса. Если две катушки настроены на одну частоту, они откликаются друг на друга, даже находясь на расстоянии до полуметра. Такое согласование частот позволяет передавать энергию без точного совмещения и с меньшими потерями.
Этот принцип используется там, где важно удобство и движение: для дронов, роботов и электромобилей. Системы Wiferion, Powermat и WiTricity применяют резонансное сопряжение в автономной технике. Дрон с приемной катушкой садится на платформу с передающей, и заряд начинается, даже если аппарат немного сместился.
Резонансное магнитное сопряжение
Резонанс дает больше свободы и позволяет передавать десятки, а иногда и сотни ватт. Но по мере увеличения расстояния эффективность быстро падает, и связь между катушками исчезает.
Дальняя передача энергии
Следующий шаг — передача энергии с помощью волн и света. В случае радиочастот (RF) энергия передается в виде радиоволн. Передатчиком в данном случае служит антенна, излучающая сигнал определенной частоты, а приемник — тоже антенна, но с выпрямителем, который превращает радиоволну обратно в электричество. Волны могут проходить через несколько метров, а в отдельных случаях и десятков метров, но потери при этом очень большие и до устройства доходит лишь малая часть исходной энергии.
Радиочастотная передача энергии
Тем не менее технология уже работает. Компания Wi-Charge выпускает системы, которые питают датчики и камеры на расстоянии до десяти метров с помощью инфракрасного луча. Он безопасен для человека и невидим глазу.
Компания Ossia пошла дальше и ее система Cota использует сеть мини-антенн, направляющих радиоволны точно к приемнику и отслеживающих его положение. Это работает почти как Wi-Fi, только для электричества.
Для более мощных установок инженеры переходят к свету. В 2025 году агентство DARPA провело эксперимент, когда лазерный передатчик передал 800 ватт энергии на 8,6 километра. Приемником был массив фотоэлементов, превращающих свет в ток.
Оптическая передача энергии
Читайте также
Игорь Калайда: Создание UEM-платформы. 16 лет опыта и пять ключевых уроков Разработка собственного продукта в категории MDM/EMM/UEM — это недешевое занятие, в котором ошибки на старте могут стоить компании многих лет жизни и мультимиллионов инвестиций. На вопросы IT-World ответил Игорь Алексеевич Калайда, основатель SafeMobile. В интервью, как в инструкции, собраны только практические рекомендации для руководителей и инвесторов, готовых рискнуть и ступить на этот специфический участок ИТ-рынка.
Подобные методы рассматривают для питания дронов, спутников и военной техники, где невозможно проложить провод.
Все эти методы решают задачу передачи энергии без проводов. Индукция обеспечивает удобство, резонанс дает гибкость, а дальние системы открывают путь к по-настоящему автономным устройствам. Дальше все зависит от инженеров, смогут ли они увеличить мощность и при этом сохранить безопасность.
Энергия без розеток уже реальна
Еще десять лет назад беспроводная зарядка казалась атрибутом продвижения флагманских смартфонов. Сегодня это повседневность, встроенная в привычные вещи. Мы кладем телефон на стол, значок батарейки оживает и начинается зарядка. Но за этим простым жестом стоит целая индустрия, которая растет быстрее, чем рынок самих гаджетов.
Производители смартфонов переходят на кремний-углеродные аккумуляторы
Индукционные зарядки уже повсюду: в телефонах, часах, наушниках, автомобилях и даже мебели. IKEA и Samsung первыми начали встраивать катушки прямо в столешницы, а Belkin и Anker выпускают станции, где можно заряжать сразу несколько устройств. В 2023 году появился стандарт Qi2, открытый для всех производителей и совместимый с системой MagSafe от Apple. Магниты помогли решить давнюю проблему точного совмещения катушек и теперь устройства выравниваются автоматически, а потери и нагрев минимальны. Qi2 уже внедряют Samsung, Xiaomi, HMD и другие бренды.
Но беспроводное питание не ограничивается смартфонами. Резонансные системы нашли применение там, где техника должна быть в движении. На складах роботы подзаряжаются без проводов, им достаточно просто подъехать к станции. Немецкая компания Wiferion создала платформу, которая сама «узнает» устройство и начинает заряд даже при смещении катушек. КПД достигает 90%, а ток — до 100 ампер. Израильская Electreon пошла еще дальше и встраивает катушки прямо в дорожное покрытие. Электромобили, оснащенные приемниками, получают питание во время движения. В Тель-Авиве уже работает участок дороги, где автобус может проехать 20 километров, не расходуя заряд батареи.
Тем временем дальняя передача энергии также выходит из лабораторий. Компания Wi-Charge создала сертифицированные системы, которые питают камеры и датчики на расстоянии до десяти метров с помощью инфракрасного луча. Он безопасен для человека и невидим глазу. Американская Ossia развивает технологию Cota, когда сеть мини-антенн отслеживает положение устройства и направляет к нему радиоволны, передавая энергию почти как Wi-Fi. А в 2025 году агентство DARPA установило рекорд, передав 800 ватт мощности лазерным лучом на расстояние 8,6 км. Приемником служил массив фотоэлементов, преобразующих свет в электричество. Это пока не коммерческая технология, но доказательство того, что идея питания «через воздух» больше не фантастика.
Belkin BoostCharge Pro, Samsung SmartThings Station, Wi-Charge AirCord, Electreon Dynamic Road, Powermat PMT300 — это лишь немногие из устройств которые уже живут в мире без проводов. По оценкам аналитиков, объем рынка беспроводного питания в 2025 году превысит $9,36 млрд и к 2035 году достигнет почти $69 млрд. Энергия становится не просто функцией устройства, а частью окружающей среды.
Мы привыкли искать розетку, когда разряжается телефон. Но в будущем питание будет там, где мы находимся.
Что мешает нам избавиться от проводов
Любая технология, которая обещает «освободить мир от проводов», рано или поздно сталкивается с простым врагом в виде физики. Энергию невозможно передать далеко, не потеряв часть по пути. Чем больше расстояние, тем сложнее сохранить мощность и безопасность. Инженеры научились обходить эти ограничения, но компромиссы все еще неизбежны.
Главной проблемой остается потеря энергии при передаче. Когда катушки индукционной зарядки находятся близко, эффективность достигает 80%. Стоит отодвинуть устройство всего на пару сантиметров и половина энергии рассеивается. В системах, работающих на радиочастотах, дела обстоят еще сложнее: до приемника доходит не больше 1–2% излученной мощности. Чтобы зарядить устройство на пять ватт, нужно «разбросать» сотни ватт в воздух, и почти все уйдет в никуда.
Инженеры борются за каждый процент. В Wi-Charge и Ossia Cota используют направленные антенны и фазированные решетки, которые фокусируют поток энергии точно на приемнике, как прожектор. Это помогает питать устройства на расстоянии нескольких метров, не теряя всю мощность по пути. Но универсального решения пока нет: дальность и эффективность все еще тянут канат в разные стороны.
Часть потерянной энергии превращается в тепло. Катушки греются, особенно если устройство смещено относительно центра площадки. В Qi2 эту проблему решают «согласованиями» между устройствами: передатчик и приемник обмениваются данными и снижают мощность, если температура растет. В промышленных системах применяют активное охлаждение и импульсные режимы. Питание подается короткими порциями, а между ними устройство успевает остыть.
Графен против законов физики: как новый материал спасает закон Мура
Вторая сложность в безопасности. Передача энергии по воздуху вызывает понятный вопрос: не вредно ли это? Для индукции рисков почти нет, но радиочастоты и лазеры требуют особого контроля. Слишком мощный луч может мешать датчикам, животным, а при грубом нарушении параметров даже нагревать ткани человека. Поэтому в системах Wi-Charge и DARPA установлены датчики движения: если кто-то проходит через луч, передача мгновенно прерывается.
Есть и юридическая сторона вопроса. Радиочастотные диапазоны жестко регулируются: в США их распределяет FCC, на международном уровне — ITU. Любое устройство, излучающее энергию, должно пройти сертификацию и доказать, что не создает помех и не превышает допустимый уровень излучения. По этой причине многие стартапы ограничиваются маломощными решениями, когда проще убедить регуляторов и быстрее выйти на рынок.
Наконец, беспроводное питание остается дорогим удовольствием. За внешней простотой скрывается целый набор компонентов: катушки, антенны, контроллеры, микросхемы, теплоотводы. Все это нужно разместить в тонком корпусе и сделать так, чтобы устройство не грелось, не шумело и не теряло эффективность. Каждый миллиметр стоит денег. Производители решают задачу модульно: например, Qi2 использует стандартные магнитные блоки, которые можно адаптировать под разные устройства без полной переработки корпуса. В промышленности катушки делают съемными, чтобы их можно было менять при износе, как батареи. Читайте также
Аппаратная и облачная АТС. Когда связь локального и виртуального приносит бизнесу пользу Гибридные АТС представляют собой новую альтернативу уже привычным локальным и облачным телекоммуникационным системам. Какие преимущества они обеспечивают бизнесу и можно ли их назвать перспективным решением или это скорее вынужденная мера? На эти вопросы отвечает Иван Павлов, руководитель проектов «Телфин».
Беспроводное питание уже давно перестало быть экспериментом, но путь к миру без кабелей все еще упирается в законы физики, вопросы безопасности и цену технологии. Тем не менее прогресс заметен: инженеры уменьшают потери, улучшают охлаждение, стандартизируют частоты и снижают стоимость.
Когда мы избавимся от проводов
Беспроводное питание уже перестало быть удобной опцией и становится практически стандартом. Сегодня это просто способ зарядить смартфон без кабеля, а завтра станет основой энергетической инфраструктуры, где устройства получают энергию из пространства так же естественно, как данные из Wi-Fi.
Переход начался со стандарта Qi2, который объединил производителей в единую систему и сделал беспроводную зарядку одинаково удобной для всех. Магнитное позиционирование решило проблему точного совмещения катушек, а следующий шаг (Beyond Qi) объединит питание и передачу данных. Зарядная площадка превратится в умный интерфейс: устройства смогут «общаться» с ней, сообщать о температуре, уровне заряда, режиме работы и получать оптимальное питание в ответ.
Но этим все не ограничится. В лабораториях уже тестируют умные помещения, где электричество присутствует повсюду как невидимое поле, распределенное между стенами, мебелью и техникой. Здесь не нужно искать розетку: любое устройство, оказавшись в пространстве, начинает подзаряжаться само. Такие комнаты называют энергетическими облаками, и над ними работают компании в Японии, США и Южной Корее.
Беспроводная энергия меняет и подход к интернету вещей. Радиопитание и лазерные мини-передатчики позволяют создавать сенсоры, камеры и метки, которые не нужно обслуживать и менять. Для «умных городов»и промышленности это шаг к экосистемам, где тысячи устройств работают годами без единого кабеля.
На дорогах тоже происходят перемены. Израильская Electreon и южнокорейская KAIST строят участки трасс, где электромобили заряжаются прямо во время движения. Пока это тесты, но уже через несколько лет индукционные полосы могут появиться в городах и тогда само понятие «заправка» потеряет смысл.
Отдельное направление составляют лазерные системы. Они дают возможность передавать энергию дронам, спутникам и аэростатам на километры. В перспективе такие технологии могут стать основой орбитальных станций, передающих солнечную энергию с космоса на Землю.
Компакт-диски возвращаются?
Беспроводное питание больше не фантастика. Провода кончено исчезнут не сразу, это будет происходить постепенно. Сначала не станет проводов у аксессуаров и датчиков, потом в мебели и транспорте, а следом и в наших домах. Через десять – пятнадцать лет жилье будущего действительно может питаться «из воздуха». Свет, техника, датчики и даже электромобиль во дворе будут получать энергию от среды, а розетка станет реликтом как CD-диск или телефонный провод.
Возможно, провод — это последняя цепь, которая держит нас в прошлом.
ТехнологииБеспроводная зарядка