2015年6月
文／陸志光（電機工程教授）
這很可能是不少人每天的生活寫照：早上被「收音機鬧鐘」所預設的最喜歡的電台或唱片騎師的聲音喚醒。步入浴室，隨手拿起已經充滿電的電動牙刷刷牙。在再打開浴室門之前，已經用智能手機查了電郵、天氣預報和最新的交通消息，甚至還可能瀏覽了社交網站，並且更新了一下自己的博客。晚飯後，家中各人都在使用iPad或觀賞智能電視上的節目，而這全都是透過互聯網進行的。
環顧四周，你會發現越來越多的東西都是透過無線技術去操作的。「收音機鬧鐘」實際上是透過無線傳播運作的，而無線收音機其實已經面世超過一個世紀！來自香港的讀者們，是否記得在無線收音機蓬勃的70年代，很多工廠在暑假時都會大量招聘無線收音機裝配技工？
至於電動牙刷，它不需要電線就可以接上電源充電，牙刷與充電墊之間並沒有相連的電線或任何金屬的接觸。再想想看你的iPad、智能手機和智能電視等，都是透過Wi-Fi（無線上網）而取得訊息。
這些無線技術都有一個共通點──它們都是低能量的。除了電動牙刷外，無線技術都是用於傳遞訊息的而非傳送能源。Wi-Fi其實是無線保真(Wireless Fidelity)的意思。即是傳遞訊息時，傳真度極高，不會流失數據。最近，越來越多人感興趣的「無線傳送能源」，其實是Wi-Fi技術的伸延。無線傳送能源有很多潛在的好處，也能應用於生活的很多方面。
◎「電池完了！」
2007年，麻省理工學院教授Marin Soljačić在一個月內，有六次忘記在睡覺前將手機放在充電器上，結果被手機「低電量提示」的「beep」聲喚醒了六次。教授問自己：「如何能夠使手機在無線的情況下，自動與屋內的電插頭進行充電？」
要實用和安全地達到「無線電力傳送」，要求電力源頭與電器（這裡指手機）進行強而有力的電源互換，與此同時，它們跟其他生物和周圍的物件如家具和牆壁等，則只會產生微弱的電流傳送。「耦合諧振器(CoupledResonators)」的物理現象恰恰符合這個描述：具有相同諧振頻率的兩個諧振物體傾向進行有效的能量交換，而跟非共振對象則只會產生很微弱的相互作用。當一件物體的磁場與另一件物體接觸，而引發出該物體的電流時，便產生出「磁耦合諧振」效應。利用這種方式，電能便可通過空氣從電源傳送到一個設備上。科學界的先驅者如Faraday和Telsa，早在一百年前左右就發現了「無線電力傳送」，Soljačić教授和其他硏究者則試圖在此理論基礎上，引用從前所沒有的技術，去實施安全、有效及合乎成本效益的「無線電力傳送」。
◎從電動牙刷到電動巴士
「無線電力傳送」的應用範圍非常廣泛。其中一個重要的例子就是電動巴士。2014年一月，Milton Keynes實施了全球最大的電動巴士試驗計劃，七號巴士線（由城南至城北）總共有八輛全由無線電力推動的電動巴士，每15分鐘一班，一週七天，行駛於兩個車站之間。巴士每年行駛超過56,000英里，載客量高達800,000。當到達終點站時，司機會將巴士停泊在埋藏有充電板的範圍，將巴士末端的接收板降下來，距離路面四厘米，電力就透過無線傳送到接收板──類似電動牙刷充電的原理。這種無線充電法所發放的功率高達120千瓦，與正常的有線充電法相比，它的能源傳送率高逹九成以上。重要的是無線充電的時間與巴士的時間互相配合，使服務沒有任何延誤。
◎環保效益大
「無線電力傳送」帶來的環保效益是不容置疑的。巴士在Milton Keynes街道每年減少排放五噸有毒的廢氣。在城內，每年會減少270噸二氧化碳。隨著英國的「綠化」發電越來越普及，在未來的年月，二氧化碳排放將減少至少680噸。在德國、意大利和荷蘭也有類似的巴士計劃。可是MiltonKeynes的五年試驗計劃是最大型的。在未來的五年，充電站、巴士的電池、乘客和司機的反應和空氣的質素將提供更多很重要的數據，作為將來發展及規劃之用。
附圖：無線充電七號幹線巴士(來源:www.eurotransportmagazine.com)