理大提無線能源互聯網路線圖 引領無線電能傳輸邁向直接能源轉換

香港文匯報訊（記者 莫楠）無線充電技術早已廣泛應用於手機、穿戴裝置以至電動車等領域，但未來無線能源技術的發展將不止於傳輸電力。香港理工大學研究團隊提出「無線能源互聯網」技術路線圖，引領業界由「無線電能傳輸」邁向直接「無線能源轉換」。研究識別出共通技術原則與關鍵工程瓶頸，提出標準化、網絡安全、能量收集及新興應用等發展方向，為大規模應用提供參考。成果已發表於《自然綜述：電氣工程》。

研究由理大電動車研究中心聯合主任鄒國棠及中心經理劉偉領導。傳統無線電能傳輸通常先將電能儲存在電池或超級電容器，再輸出光、熱或動能；直接無線能源轉換則將傳輸電能直接轉化為化學能、光能、熱能或機械能，即發射端能量可直接「變成」照明光、加熱熱或驅動動力，無需先為電池充電，省去中間儲能與轉換程序，降低損耗，提升效率，並簡化接收端硬件。

團隊建立統一框架，整合近場與遠場傳輸及無線充電、照明、加熱、馬達驅動等應用，歸納四大類別：化學能（充電）、光能（照明）、熱能（加熱）及機械能（馬達驅動），涵蓋家居、工業、生物醫學，以至深海及深空探測等極端環境。未來無線能源網絡有望自動辨識裝置能量需求，動態調整傳輸頻率、電磁場分佈及功率水平。

研究歸納四項工程挑戰：安全性、可擴展性、系統複雜性及性能表現，並提出四大優先方向。一，建立標準化接口，讓裝置協商功率、識別接收端、交換數據、控制系統及互相兼容。二，發展一體化能量加密與物理層保安技術。三，針對航天應用開發輕巧、密封且耐輻射的耦合器、轉換器及中繼發射器，連接衛星、太空站、探測車及行星基地。四，強化電磁能量收集技術，包括高靈敏度接收器、超低功耗整流技術，以及結合環境能量收集與專用無線供電的混合架構。

鄒國棠表示，研究在兩技術層面具關鍵影響：第一，確立具體可行的設計路徑，涵蓋發射端控制、多頻補償網絡、安全傳輸及磁場定向傳輸等核心技術；第二，為產業標準、安全規範及應用優先順序提供策略性指引，協助業界選擇產品架構，並助政策制定者與投資者識別商業化所需基礎設施。

目前，電能傳輸至電池技術最成熟，應用最廣，見於便攜電子產品、生物醫學植入裝置，並在電動車及軌道交通快速發展。無線照明、加熱和馬達驅動則在特殊場景展現價值，如惡劣環境密封式馬達、車載儲能需求較低的移動機器人，以及磁力共振成像兼容機器人的電容式超聲波馬達。直接能源轉換系統具輕量化、操作便捷、高效率、靈活性強及安全性高等優勢。

消費層面，電池可能因電芯缺陷、內部短路、過度充電或熱管理不善而故障，帶來安全風險。無線供電更靈活、可持續，有望縮小電池組體積，甚至無需車輛自備儲能裝置，電池愈小，儲存化學能愈少，風險隨之降低。然而，直接能源轉換亦帶來安全考量：人體長時間暴露於電磁場的潛在影響，以及電磁波對周邊電子設備的干擾，在公共場所和醫療設施尤其令人關注。系統複雜性與性能限制，特別在高功率無線充電和無線馬達驅動方面，亦構成障礙。

劉偉補充，現行標準多數僅涵蓋特定應用，尤其是電動車無線充電；更廣泛的無線能源轉換領域，涉及安全、電磁輻射及互操作性的完整框架仍未完善。團隊主張以系統性、整體性方式設計無線能源系統，而非將各能源轉換階段分開優化。