Беспроводна́я переда́ча электри́чества — способ передачи электрической энергии без использования токопроводящих элементов в электрической цепи.

Технологические принципы такой передачи включают в себя индукционный (на малых расстояниях и относительно малых мощностях), резонансный (используется в бесконтактных смарт-картах и чипах RFID) и направленный электромагнитный для относительно больших расстояний и мощностей (в диапазоне от ультрафиолета до СВЧ).

К 2011 году имели место следующие успешные опыты с передачей энергии мощностью порядка десятков киловатт в микроволновом диапазоне с КПД около : в 1975 году в обсерватории Голдстоун (Калифорния) и в 1997 году в на острове Реюньон (дальность порядка километра, исследования в области энергоснабжения посёлка без прокладки кабельной электросети).

В июне 2024 году учёные продемонстрировали рекордный перенос мощности в 270 кВт для беспроводной зарядки электромобиля Porsche Taycan.

История беспроводной передачи энергии В 1820 году Андре Мари Ампер открыл закон (после названный в честь открывателя законом Ампера), показывающий, что электрический ток производит магнитное поле. В 1831 году Майкл Фарадей открыл закон индукции, важный базовый закон электромагнетизма. В 1864 году Джеймс Максвелл систематизировал результаты наблюдений и экспериментов, изучил уравнения по электричеству, магнетизму и оптике, создал теорию и составил строгое математическое описание поведения электромагнитного поля (см. уравнения Максвелла). В 1888 году Генрих Герц подтвердил существование электромагнитного поля. «Аппарат для генерации электромагнитного поля» Герца представлял собой искровой передатчик «радиоволн» и создавал волны в диапазонах частот СВЧ или УВЧ. В 1891 году Никола Тесла улучшил и запатентовал (патент номер 454,622; «Система электрического освещения») передатчик волн Герца для радиочастотного энергоснабжения. В 1893 году Никола Тесла на всемирной выставке, проходившей в 1893 году в Чикаго, продемонстрировал беспроводное освещение люминесцентными лампами«Electricity at the Columbian Exposition», by John Patrick Barrett. 1894, pp. 168—169. В 1894 году Никола Тесла зажёг без проводов фосфорную лампу накаливания в лаборатории на Пятой авеню, а позже в лаборатории на Хаустон-стрит в Нью-Йорке с помощью «электродинамической индукции», то есть посредством беспроводной резонансной взаимоиндукцииExperiments with Alternating Currents of Very High Frequency and Their Application to Methods of Artificial Illumination, AIEE, Columbia College, N.Y., May 20, 1891 Experiments with Alternate Currents of High Potential and High Frequency, IEE Address, London, February 1892 On Light and Other High Frequency Phenomena, Franklin Institute, Philadelphia, February 1893 and National Electric Light Association, St. Louis, March 1893 . В 1894 году Джагдиш Чандра Боше дистанционно воспламенил порох, что привело к удару по колоколу, с использованием электромагнитных волн, показывая, что сигналы связи можно посылать без проводовThe Work of Jagdish Chandra Bose: 100 years of mm-wave research Jagadish Chandra Bose . года Александр Попов продемонстрировал изобретённый им «Прибор для обнаружения и регистрирования электрических колебаний» на заседании физического отделения Русского физико-химического обществаШапкин В. И. Радио: открытие и изобретение. — Москва : ДМК ПРЕСС, 2005. — 190 с. — ISBN 5-9706-0002-4.. В 1895 году Боше передал сигнал на расстояние около одной мили. 2 июня 1896 года Гульельмо Маркони подал заявку на изобретение радио. В 1896 году Тесла передал сигнал на расстояние около 48 километровNikola Tesla On His Work With Alternating Currents and Their Application to Wireless Telegraphy, Telephony and Transmission of Power, pp. 26-29.. В 1897 году Гульельмо Маркони передал текстовое сообщение азбукой Морзе на расстояние около , используя для этого радиопередатчик. В 1897 году зарегистрирован первый из патентов Тесла по применению беспроводной передачи. В 1899 году в Колорадо-Спрингс Тесла писал: «Несостоятельность метода индукции представляется огромной по сравнению с методом возбуждения заряда земли и воздуха»June 5, 1899, Nikola Tesla Colorado Spring Notes 1899—1900, Nolit, 1978 . В 1900 году Гульельмо Маркони не смог получить патент на изобретение радио в Соединённых Штатах. В 1901 году Маркони передал сигнал через Атлантический океан, используя аппарат Тесла. В 1902 году Тесла и Реджинальд Фессенден конфликтовали из-за американского патента номер 21,701 («Система передачи сигналов (беспроводная). Избирательное включение ламп накаливания, электронные логические элементы в целом»)Nikola Tesla: Guided Weapons & Computer Technology. В 1904 году на Всемирной выставке, проходившей в Сент-Луисе, предложена премия за успешную попытку управления двигателем дирижабля мощностью () от энергии, передаваемой дистанционно на расстояние менее ()The Electrician (London), 1904. В 1917 году разрушена Башня Ворденклиф, построенная Никола Тесла для проведения опытов по беспроводной передаче больших мощностей. В 1926 году Синтаро Уда и Хидэцугу Яги опубликовали первую статью «о регулируемом направленном канале связи с высоким усилением»Scanning the Past: A History of Electrical Engineering from the Past, Hidetsugu Yagi , хорошо известном как «антенна Яги-Уда» или антенна «волновой канал». В 1945 году Семён Тетельбаум опубликовал статью «О беспроводной передаче электроэнергии на большие расстояния с помощью радиоволн», в которой впервые рассматривал эффективность микроволновой линии для беспроводной передачи электроэнергии. В 1961 году Уильям Браун опубликовал статью по исследованию возможности передачи энергии посредством микроволнA survey of the elements of power Transmission by microwave beam, in 1961 IRE Int. Conf. Rec., vol.9, part 3, pp.93-105 IEEE Microwave Theory and Techniques, Bill Brown’s Distinguished Career . В 1964 году Уильям Браун и Уолтер Кронкайт в эфире телеканала CBS News продемонстрировали модель вертолёта, получающего всю необходимую ему энергию от микроволнового луча. В 1968 году Питер Глейзер предложил использовать беспроводную передачу солнечной энергии из космоса с помощью технологии «Энергетический луч»Power from the Sun: Its Future, Science Vol. 162, pp. 957—961 (1968)Solar Power Satellite patent . Это считается первым описанием орбитальной энергетической системы. В 1973 году в Лос-Аламосской Национальной лаборатории продемонстрирована первая в мире пассивная система RFIDHistory of RFID . В 1975 году на комплексе дальней космической связи обсерватории Голдстоун проведены эксперименты по передаче мощности в десятки киловаттSpace Solar Energy Initiative Wireless Power Transmission for Solar Power Satellite (SPS) (Second Draft by N. Shinohara), Space Solar Power Workshop, Georgia Institute of Technology W. C. Brown: The History of Power Transmission by Radio Waves: Microwave Theory and Techniques, IEEE Transactions on September, 1984, v. 32 (9), pp. 1230—1242 .

В 2007 году исследовательская группа под руководством профессора Марина Солячича из Массачусетского технологического института передала беспроводным способом на расстояние энергию мощностью, достаточной для свечения лампочки мощностью , с КПД, равным , с помощью двух катушек диаметром , . В 2008 году фирма «Bombardier» предложила систему для беспроводной передачи энергии, названную «primove» и предназначенную для применения в трамваях и двигателях малотоннажной железной дороги. В 2008 году сотрудники фирмы Intel воспроизвели опыты Николы Теслы 1894 года и опыты группы Джона Брауна 1988 года по беспроводной передаче энергии для свечения ламп накаливания с КПД, равным Intel imagines wireless power for your laptop . В 2009 году консорциум заинтересованных компаний, названный «Wireless Power Consortium», разработал стандарт беспроводного питания для малых токов, названный «Qi»Global Qi Standard Powers Up Wireless Charging — HONG KONG // PRNewswire, Sept. 2. Qi стал применяться в портативной технике. В 2009 году норвежская компания «Wireless Power & Communication» представилаTX40 and CX40, Ex approved Torch and Charger разработанный ею промышленный фонарь, способный безопасно работать и перезаряжаться бесконтактным способом в атмосфере, насыщенной огнеопасным газом. В 2009 году фирма «Haier Group» представила первый в мире полностью беспроводной LCD-телевизор, основанный на исследованиях профессора Марина Солячича по беспроводной передаче энергии и беспроводном домашнем цифровом интерфейсе (WHDI)Haier’s wireless HDTV lacks wires, svelte profile (video) , Eric Giler demos wireless electricity // TED.com. В 2011 году «Wireless Power Consortium» приступил к расширению спецификаций стандарта Qi для средних токов. В 2012 году начал работу частный петербургский музей «Гранд Макет Россия», в котором миниатюрные модели автомобилей получают электропитание беспроводным способом, через модель дорожного полотна. В 2015 году учёные из Вашингтонского университета выяснили, что электричество можно передавать посредством технологии Wi-FiWi-Fi роутер превратили в источник беспроводного электропитания // nplus1.ru. В 2017 году учёные того же университета создали прототип мобильного телефона без батареиСоздан мобильный телефон без батареи // Популярная механика.

Технологии В инфракрасном диапазонеСмартфоны получат инфракрасную зарядку // Sibnet.ru, 24.11.20..

Ультразвуковой способ Ультразвуковой способ передачи энергии изобретён студентами университета Пенсильвании и впервые широкой публике представлен на выставке «The All Things Digital» (D9) в 2011 году. Как и в других способах беспроводной передачи чего-либо, использовался приёмник и передатчик. Передатчик излучал ультразвук; приёмник, в свою очередь, преобразовывал слышимое в электричество. На момент презентации расстояние передачи достигало , и была необходима прямая видимость приёмника и передатчика. Передаваемое напряжение достигало ; получаемая сила тока не сообщается. Используемые ультразвуковые частоты никак не действуют на человека. Также нет сведений и об отрицательном воздействии ультразвуковых частот на животных.

Практическое применение ультразвука для передачи энергии невозможно из-за очень низкого КПД, ограничений во многих государствах на максимальный уровень звукового давления, не позволяющий передавать приемлемую мощность, и других ограничений.

Метод электромагнитной индукции

При беспроводной передаче энергии методом электромагнитной индукции используется ближнее электромагнитное поле на расстояниях около одной шестой длины волны. Энергия ближнего поля сама по себе не является излучающей, однако некоторые радиационные потери всё же происходят. Кроме того, как правило, имеют место и резистивные потери. Благодаря электродинамической индукции, переменный электрический ток, протекающий через первичную обмотку, создаёт переменное магнитное поле, которое действует на вторичную обмотку, индуцируя в ней электрический ток. Для достижения высокой эффективности взаимодействие должно быть достаточно тесным. По мере удаления вторичной обмотки от первичной, всё большая часть магнитного поля не достигает вторичной обмотки. Даже на относительно небольших расстояниях индуктивная связь становится крайне неэффективной, расходуя большую часть передаваемой энергии впустую.