WiTricity
Teknoloji günümüzde insan yaşamının önemli öğelerinden biri olmuştur. Bilim ve teknolojide birçok gelişmeye zemin oluşturan elektrik, insan yaşamını kolaylaştırmak açısından büyük bir evrim sürecinin içinden geçmektedir. Bu sürecin bir basamağı da, ilerde kökten değişiklere neden olabilecek WiTricity, yani “Wireless Electricity” dir. Geçmişte de denenmiş olan kablosuz enerji transferi, WiTricity ile yeni ve geçerli bir boyut kazanmıştır.
WiTricity’i açıklamadan önce bu fikrin nasıl ortaya çıktığına değinmek yararlı olabilir. Bu projenin fikir babası olan MIT’den Prof. Marin Soljacic’in bir gece yarısı cep telefonu, şarjının bitmek üzere olduğunu haber vermek için uyarı gönderir. Bu durum doğal olarak sessizliğin hakim olduğu gece yarısında rahatsızlık vermektedir. Ayrıca telefon şarj edilmez ise ertesi gün bu teknoloji harikası istenmeyen sorunlara neden olabilir. Bu yüzden profesör kalkmak zorunda kalır ve mutfak tezgahındaki telefonuna uzun uzun bakar. Bu ay içinde altıncı kez bu sevimsiz olay olmaktadır. Bunun üzerine profesör, “keşke bu şey kendi kendine şarj olabilse” diye düşünür. Böyle bir şeyin mümkün olabilmesi için gücün kablosuz bir şekilde iletilmesi gerekir. Bunun farkına varan Soljacic, böyle bir şeyi mümkün kılacak fiziksel olgu üzerinde düşünmeye başlar. Böylece WiTricity için ilk adım atılmış olur.
Kablosuz enerji transferi, WiTricity sayesinde yakın zamanda geniş çevreler tarafından tanınmasına rağmen enerjiyi kablosuz iletme fikri çok uzun zamandır bilim dünyasının ilgisini çekmektedir. En çok üzerinde durulan fiziksel olgu ise elektromanyetik radyasyondur. Ancak bu konuya bir çözüm getirilememiştir. Radyo dalgaları kablosuz bilgi transferi için oldukça elverişli olmasına rağmen kablosuz güç aktarımı için elverişli bir yol değildir. Nedenini kısaca açıklamak gerekirse, radyo dalgaları bir tür radyasyondur. Radyasyon ise her yöne yayılır. Eğer vericimiz enerjiyi kablosuz olarak iletmek için radyo dalgaları yayarsa, bu enerji büyük oranda doğaya ve uzaya yayılacaktır. Bu, insan hayatına ve doğaya zararlı olmasının yanı sıra tam anlamıyla enerji israfıdır. Üzerinde durulan başka bir olgu ise lazerlerdeki gibi yöneltilmiş elektromanyetik radyasyondur (directed electromagnetic radiation). Ancak, bu da iyi bir fikir değildir çünkü lazerler tehlikeli olmalarının yanı sıra hiç kullanışlı değillerdir. Lazer yoluyla enerji aktarımı olabilmesi için verici ile alıca arasında herhangi bir engel olmamalıdır. Kısaca, kablosuz enerji transferi üzerinde çok uzun zamandır düşünülmesine rağmen çözüm hep yanlış yerde aranmıştır.
WiTricity’nin temelinde geçmişte kullanılandan çok daha farklı bir fiziksel olgu olan elektromanyetik rezonans yatmaktadır. Ama ilk önce CRO (coupled resonant objects)’e değinmek gerekir. WiTricity’i mümkün kılan, maddelerin bu özelliğidir. Kısaca CRO, maddelerin aynı dilden konuşarak anlaşmaları demektir. Örneğin; bir odada belli sayıda özdeş bardaklar olduğunu ama her bardağın doluluk oranının birbirinden farklı olduğunu düşünün. Bunun anlamı şudur, her bardak farklı frekansta sese duyarlıdır. Eğer odada belli frekansta ses yayan bir kaynak olursa, sesten etkilenen bardak, sesin frekansından etkilenecek oranda dolu olan bardaktır. Bardak, frekans uyumundan dolayı enerjiyi parçalanana kadar emer. Ama çok ilginçtir ki diğer bardaklar sesten nerdeyse hiç etkilenmezler çünkü onları etkileyecek frekans farklıdır. Diğer bir deyişle, anladıkları dil farklıdır. Başka bir örnek ise çoğu kişinin gördüğü ama fark etmediği gitar telleriyle ilgilidir. Aynı frekansta ses oluşturan teller arasında da kablosuz enerji aktarımı olabilir. Eğer bir gitarın 6. telinin (mi teli) 5. perdesini çalarsanız, gitarın 5. telinin kendiliğinden titreştiğini görebilirsiniz. Bunun nedeni iki telin de la notasını seslendirebilecek şekilde ayarlanmış olmalarıdır. Yani, iki tel de aynı frekansta sese duyarlıdır. Böylece bu iki tel arasında kablosuz enerji transferi olur. CRO’nun özelliğini anlatan örneklerdeki fiziksel olgu, akustik rezonanstır. WiTricity de ise aynı mantıkla çalışan elektromanyetik rezonans bulunmaktadır.
WiTricity’nin sistemi iki parçadan oluşmaktadır. Birinci parçası vericidir. Bakır telden oluşturulmuş olan verici, enerji kaynağına bağlanır. Verici etrafa elektromanyetik dalgalarla enerji yaymak yerine menzilindeki alanı radyoaktif olmayan manyetik bir alanla doldurur. Bu manyetik alan MHz frekansındadır ve alıcıyla verici arasında güç aktarımına aracı olur. Alıcı ise bu aktarımı mümkün kılmak için tasarlanmış, bakır telden oluşan ve vericinin frekansına duyarlı bir mekanizmadır. Resim WiTricity mekanizmasını ve bu projeyi hayata geçiren MIT ekibini göstermektedir.
İnsanları WiTricity hakkında en çok endişelendiren şeylerden biri kuşkusuz insan sağlığı üzerindeki olası tehlikeleridir. Ancak ortada endişelenecek bir şey yoktur. Elektromanyetik rezonansta da akustik rezonansta olduğu gibi aynı frekanstaki maddeler birbirlerini etkilerler. Bu sayede etraftaki mekanizmalar ve biyolojik organizmalar bu manyetik alandan nerdeyse hiç etkilenmezler. WiTricity, bu özelliğinin yanı sıra kablosuz güç aktarım denemelerinde (radyasyon kullanılanlarda) yaşanan büyük bir probleme çözüm sunmaktadır. Alıcı tarafından kullanılmayan manyetik alan, radyasyon gibi etrafa yayılmak yerine vericinin alanında muhafaza edilmektedir. Bu sayede enerji israfı önlenmiş olur.
Şu anda WiTricity sınırlı bir menzile sahip olmasına rağmen hayatımızda çok fazla şeyi değiştireceğe benziyor. Etki alanının yaklaşık 2 metre yarıçapında bir alan olduğunu göz önünde tutarsak, özellikle ev ve işyerlerinde kablolardan ve bataryalardan kurtulmamızı sağlayacaktır. Laptoplar ve cep telefonları WiTricity sayesinde gerektikçe kendi kendilerini şarj edebileceklerdir. Bu teknolojik gelişme bizi sadece büyük bir kablo karmaşasından kurtarmakla kalmayacak, ilerde WiTricity’nin yaygınlaşmasıyla bizi ekonomik bir yükten kurtaracaktır. Ayrıca önümüzdeki yıllarda Amerika da bu teknolojinin bazı pilot evlerde denenecek olması bu projenin başarısını şimdiden göstermektedir.
Bilim ve teknoloji sonu olmayan bir yoldur ve insanoğlu bu yolda yaklaşık iki asırdır çok büyük mesafe katetmiştir. WiTricity de bu yoldaki duraklarımızdan birisidir. Artık bizi bu durağın ötesinde uçsuz bucaksız bir yol beklemektedir. Yola çıktığımızda sınırları zorlamalıyız çünkü sınır bizim için sadece hayal gücümüzdür.
