Los investigadores han desarrollado un sistema para transmitir electricidad de forma segura por el aire.
Este desarrollo podría convertir edificios enteros en zonas de carga inalámbrica.
El equipo también trabaja en la implementación del sistema en espacios más pequeños que una habitación, por ejemplo una caja de herramientas que carga las herramientas colocadas en su interior.
Los investigadores han desarrollado un sistema para transmitir electricidad de forma segura por el aire, lo que podría convertir edificios enteros en zonas de carga inalámbrica.
Detallado en un nuevo estudio publicado en Nature Electronics, la tecnología puede suministrar 50 vatios de potencia mediante campos magnéticos.
Además de liberar de cables a teléfonos y portátiles, la tecnología también podría alimentar dispositivos médicos implantados y abrir nuevas posibilidades para la robótica móvil en hogares e instalaciones de fabricación, afirma Alanson Sample, autor del estudio y profesor de informática e ingeniería en la Universidad de Míchigan.
El equipo también trabaja en la implementación del sistema en espacios más pequeños que una habitación, por ejemplo una caja de herramientas que carga las herramientas colocadas en su interior.
“Esto potencia realmente el mundo de la computación ubicua: se podría incorporar un ordenador en cualquier objeto sin tener que preocuparse nunca por recargarlo o conectarlo”, afirma Sample.
“También hay muchas aplicaciones clínicas; los actuales implantes cardíacos, por ejemplo, requieren un cable que va desde la bomba a través del cuerpo hasta una fuente de alimentación externa. Esto podría eliminarlo, reduciendo el riesgo de infección y mejorando la calidad de vida de los pacientes.”
El equipo, dirigido por investigadores de la Universidad de Tokio, demostró la tecnología en una sala de pruebas de aluminio construida específicamente, con unas dimensiones aproximadas de 10 pies por 10 pies. Alimentaron de forma inalámbrica lámparas, ventiladores y teléfonos móviles que podían obtener corriente desde cualquier punto de la sala, independientemente de la ubicación de las personas y del mobiliario.
El sistema supone una mejora notable frente a intentos anteriores de sistemas de carga inalámbrica, que utilizaban radiación de microondas potencialmente dañina o requerían que los dispositivos se colocaran sobre bases de carga específicas, según afirman los investigadores. En cambio, utiliza una superficie conductora en las paredes de la sala y un poste conductor para generar campos magnéticos.
Los dispositivos aprovechan el campo magnético mediante bobinas de hilo, que pueden integrarse en aparatos electrónicos como los teléfonos móviles. Los investigadores afirman que el sistema podría escalarse fácilmente a estructuras más grandes, como fábricas o almacenes, cumpliendo al mismo tiempo las directrices de seguridad vigentes para la exposición a campos electromagnéticos.
“Un sistema como este sería más fácil de implementar en obras nuevas, pero creo que también será posible hacer adaptaciones en edificios existentes”, afirma el autor de correspondencia Takuya Sasatani, investigador de la Universidad de Tokio. “Algunos edificios comerciales, por ejemplo, ya cuentan con postes de soporte metálicos, y debería ser posible aplicar una superficie conductora en las paredes, quizá de forma similar a como se hacen los techos texturizados.”
Según explica Sample, una clave para que el sistema funcione fue construir una estructura resonante capaz de generar un campo magnético del tamaño de una habitación, al tiempo que confina los campos eléctricos nocivos, que pueden calentar los tejidos biológicos.
La solución del equipo utilizó dispositivos llamados condensadores concentrados. Colocados en las cavidades de las paredes, generan un campo magnético que resuena por toda la sala, mientras atrapan los campos eléctricos en los propios condensadores. Esto supera una limitación de los sistemas inalámbricos de alimentación anteriores, que solo permiten transmitir grandes cantidades de energía a unos pocos milímetros de distancia o cantidades muy pequeñas a largas distancias.
Un segundo obstáculo fue cómo generar un campo magnético que llegue a cada rincón de la sala, ya que los campos magnéticos tienden a propagarse en patrones circulares, creando zonas muertas en una habitación cuadrada. Además, los receptores deben alinearse con el campo de una manera específica para captar energía.
“Captar energía por el aire con una bobina es muy parecido a atrapar mariposas con una red”, afirma Sample. “El truco consiste en tener tantas mariposas como sea posible revoloteando por la sala en el mayor número posible de direcciones. Así, atraparás mariposas sin importar dónde esté tu red ni hacia dónde esté apuntando.”
Para lograrlo, el sistema genera dos campos magnéticos tridimensionales independientes. Uno recorre un círculo alrededor del poste central de la sala, mientras que el otro gira en las esquinas, desplazándose entre paredes adyacentes. Este enfoque elimina las zonas muertas, lo que permite que los dispositivos obtengan energía desde cualquier punto del espacio.
Las pruebas con maniquíes anatómicos demostraron que el sistema podía suministrar al menos 50 vatios de potencia a cualquier punto de la sala sin superar las directrices de la FCC sobre exposición a energía electromagnética. Sample afirma, no obstante, que es probable que, con un mayor perfeccionamiento del sistema, sea posible suministrar niveles de potencia más altos.
Los investigadores señalan que la implementación del sistema en entornos comerciales o residenciales probablemente esté a varios años vista. Actualmente están trabajando para probar el sistema en un edificio del campus de la Universidad de Míchigan. Lo implementarán tanto en edificios existentes como en obra nueva, en una serie de salas que emplean técnicas de construcción estándar, con una fecha de finalización prevista para este otoño.
Otros investigadores de la Universidad de Tokio contribuyeron al trabajo. La investigación contó con el respaldo de la Agencia Japonesa de Ciencia y Tecnología y de la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia.
