Wireless Power Transfer

 

નિકોલા ટેસ્લાએ દુનિયાને A.C પાવરથી વાકેફ કરાવી. તેમનું સપનું દુનિયામાં wireless(વાયર વિના) વીજળી પહોંચાડવાનું હતું. એ માટે તેમણે ઘણી મહેનત કરી. તેમણે new york માં એક મોટો ટાવર બનાવડાવ્યો(જુઓ નીચેની ઇમેજ) જેથી દૂર-દૂર સુધી વીજળી પહોંચાડી શકાય. થોડે અંશે તેમને સફળતા મળી પરંતુ એકંદરે તેઓ નિષ્ફળ રહ્યાં. ત્યારપછી પણ ઘણાં વૈજ્ઞાનિકો wireless electricity બાબતે ઘણાં મથ્યા પરંતુ એકંદરે નિષ્ફળ રહ્યાં.

-

આવો જ એક પ્રયાસ હાલમાં Caltech યુનિવર્સિટીના એક electrical engineer તેમજ મોટા દરજ્જાના ઇનોવેટર Ali Hajimiri એ કર્યો અને સફળ પણ રહ્યો. તેમણે સ્પેસમાંથી પૃથ્વી ઉપર વીજળી પહોંચાડી તે પણ વગર વાયરે. સ્વાભાવિક છે કે સ્પેસમાં તો કોઇ વાયરો હોતા નથી માટે આ કાર્ય વાયર વિના જ કરવું પડે! માનવ ઇતિહાસમાં આવું કાર્ય પ્રથમ વખત થયું છે. આ કાર્ય તેમણે કેવીરીતે કર્યુ તે જોઇએ...

-

ડેટાનું પ્રસારણ આપણે વાયર વગર ઘણાં વર્ષોથી કરીએ જ છીએ પરંતુ જેવા આપણે wireless electricity તરફ આવીએ તો ત્યાં ટેકનોલોજી આપણો સાથ છોડી દે છે. વૈજ્ઞાનિકોને વિશ્વાસ હતો જ કે ગમે ત્યારે તેઓ આ કાર્ય કરી જ લેશે. જે અંતર્ગત કેનેડા અને ન્યૂઝીલેન્ડની અમુક કંપનીઓએ આ કાર્યમાં મર્યાદિત અંતર સુધી સફળતા પણ મેળવી છે પરંતુ આ કાર્ય તેમણે ધરતી ઉપર વીજળીને વાયર વિના એક જગ્યાએથી બીજી જગ્યાએ પહોંચાડીને કર્યુ છે જ્યારે આપણે જેની ચર્ચા કરવા જઇ રહ્યાં છીએ તે સ્પેસની છે અને બિલકુલ ભિન્ન ટેકનોલોજી વડે કરાયું છે.

-

તેની કાર્યપધ્ધતિ સમજતા પહેલાં આપણે તરંગોને સમજવા પડશે. જ્યારે બે in phase તરંગોનો સરવાળો કરીએ ત્યારે પરિણામી(resultant) તરંગોની તીવ્રતા/માત્રા(amplitude) લગભગ બમણી થઇ જશે પરંતુ તેમની energy ચાર ગણી થઇ જશે જેને constructive interference કહે છે અને જયારે બે out of phase તરંગોનો સરવાળો કરીએ ત્યારે પરિણામી તરંગોની તીવ્રતા તેમજ energy લગભગ શૂન્ય થઇ જશે જેને destructive interference કહે છે(જુઓ નીચેની ઇમેજ).

-

એક પ્રયોગ કરીએ....માની લો તમે એક તળાવના પાણીમાં હાથ નાંખી છબછબિયાં કરો છો. તો તરંગોની વિવિધ પેટર્ન તમને દેખાશે. જેમાં ગોળાકાર લીટીઓ વચ્ચેનો તૂટતો ખાલી ભાગ destructive interference છે અને લીટીઓ વાળો ભાગ constructive interference છે(જુઓ નીચેની ઇમેજ). આ તરંગો ચારેય દિશામાં ફેલાઇ રહ્યાં છે તેથી જો તમે આ તરંગો વડે ઉર્જા મોકલવા માંગો છો તો ઉર્જા બધી દિશામાં ફેલાઇને વિખેરાય જશે પરંતુ જો આ ઉર્જાને કોઇ એક જ દિશામાં અને ખાસ જગ્યાએ જ મોકલવી હોય તો કોઇ રસ્તો ખરો? છે...અને આજ ટેકનિકનો ઉપયોગ આ પ્રયોગમાં કરાયો.

-

હવે માનીલો તમારી સાથે તમારા આઠ મિત્રો પણ પાણીમાં હાથ નાંખવા માંડ્યા અને જો બધાના હાથ synchronize હશે(અર્થાત એકીસાથે બધાના હાથ પાણીની બહાર આવશે અને એકીસાથે પાણીની અંદર જશે) તો તરંગો સીધી દિશામાં ગતિ કરશે. અહીં હાથ એ ઉર્જાનો સ્ત્રોત છે અને તેના synchronization થી/તેના ટાઇમિંગના કંટ્રોલથી આપણે ઉર્જાની દિશા બદલી શકીએ છીએ. આ ખુબજ અગત્યની વાત છે. બસ આજ કોન્સેપ્ટનો ઉપયોગ કરી Ali Hajimiri એ એક ચિપ બનાવી જેમાં નાની-નાની array જનરેટરનું કાર્ય કરે છે. તેમના ટાઇમિંગ(pulsation) ને કન્ટ્રોલ કરી વીજળીને ચોક્કસ દિશામાં એકઠી પણ કરી શકાય અને રવાના પણ કરી શકાય. સંપૂર્ણ વિગતને ટેકનિકલી સમજવા નીચે આપેલ બંન્ને વિડીયોની લિંક ઓપન કરો.

 

https://www.caltech.edu/about/news/in-a-first-caltechs-space-solar-power-demonstrator-wirelessly-transmits-power-in-space

 

https://www.ted.com/talks/ali_hajimiri_how_wireless_energy_from_space_could_power_everything?language=en

-

આ કાર્ય થશે કઇરીતે? તેના માટે સ્પેસમાં(પૃથ્વીની ફરતે) સોલાર પેનલો મોકલવામાં આવશે. સ્પેસમાં શા માટે? કેમકે સ્પેસમાં વાતાવરણ નથી. આપણું વાતાવરણ જ પૃથ્વી ઉપર આવતા સૂર્યપ્રકાશના ઘણાં ઘટકોને શોષી લે છે. સ્પેસમાં આવી કોઇ અડચણ નથી. સોલાર પેનલો ઘણાં મોટા તેમજ વજનદાર હોવાથી તેમને સ્પેસમાં મોકલવું વ્યવ્હારુ નથી. આ તકલીફને નિવારવા એવી flexible પેનલ બનાવવામાં આવી જેને કાગળની જેમ વાળી શકાય. તેમનું વજન તદ્દન નહીંવત છે(જુઓ નીચેની ઇમેજ). આ પેનલની એક શીટની સાઇઝ 50 મીટર બાય 50 મીટર છે. આવી શીટોનો એક પતંગ બનાવવામાં આવશે જેનું કદ 1 કિલોમીટર બાય 1 કિલોમીટર હશે અને તે પૃથ્વી ફરતે ચક્કર લગાવતો રહેશે. યાદરહે સઘળું પરિક્ષણ જાન્યુઆરી 2023 માં કરી લેવામાં આવ્યું છે.

-

અંતે મહત્વનો સવાલ...આ વાયરલેસ વીજળી માનવો ઉપર તથા અન્ય જીવો ઉપર કેવો પ્રભાવ પાડશે? તેની ઉપર શોધખોળ થઇ રહી છે.