Ingenieros de Stanford University han demostrado una forma práctica de usar el magnetismo para transmitir electricidad de forma inalámbrica para recargar autos eléctricos, robots o incluso drones. La tecnología podría ampliarse para impulsar automóviles eléctricos a medida que circulan por autopistas, robots en pisos de fábricas y drones que se ciernen sobre los tejados.
Los ingenieros de Stanford han dado un gran paso para que sea práctico recargar los autos eléctricos a medida que avanzan a lo largo de autopistas futuristas construidas para «repostar» vehículos de forma inalámbrica.
Aunque ya existen tecnologías de carga inalámbrica para smart phone, solo funcionan si el teléfono está parado. Para los automóviles, eso sería tan inconveniente como la práctica actual de enchufarlos durante una o dos horas en las estaciones de carga.
Hace tres años, el ingeniero electricista de Stanford Shanhui Fan y Sid Assawaworrarit, un estudiante graduado en su laboratorio, construyeron el primer sistema que podía recargar objetos en movimiento de forma inalámbrica. Sin embargo, la tecnología era demasiado ineficiente para ser útil fuera del laboratorio.
Ahora, en Nature Electronics, los dos ingenieros demuestran una tecnología que algún día podría ampliarse para impulsar un automóvil que circula por la carretera. En el término más cercano, el sistema pronto podría hacer que sea práctico recargar de forma inalámbrica los robots mientras se mueven en los almacenes y en las plantas de la fábrica, eliminando el tiempo de inactividad y permitiendo que los robots trabajen casi todo el día.
«Este es un paso significativo hacia un sistema práctico y eficiente para recargar de forma inalámbrica automóviles y robots, incluso cuando se mueven a altas velocidades», dijo Fan.
“Tendríamos que aumentar la potencia para recargar un automóvil en movimiento, pero no creo que sea un obstáculo serio. Para recargar los robots, ya estamos dentro del rango de la utilidad práctica», continuó comentando Fan.
Los cargadores inalámbricos transmiten electricidad creando un campo magnético que oscila a una frecuencia que crea una vibración resonante en bobinas magnéticas en el dispositivo receptor. El problema es que la frecuencia de resonancia cambia si la distancia entre la fuente y el receptor se altera, incluso una pequeña cantidad.
En su primer avance hace tres años, los investigadores desarrollaron un cargador inalámbrico que podía transmitir electricidad incluso cuando cambia la distancia al receptor. Lo hicieron incorporando un amplificador y una resistencia de retroalimentación que permitieron al sistema ajustar automáticamente su frecuencia de funcionamiento a medida que cambiaba la distancia entre el cargador y el objeto en movimiento. Pero ese sistema inicial no fue lo suficientemente eficiente como para ser práctico. El amplificador usa tanta electricidad internamente para producir el efecto de amplificación requerido que el sistema solo transmitió el 10% de la potencia que fluye a través del sistema.
En su nuevo artículo, los investigadores muestran cómo aumentar la eficiencia de transmisión inalámbrica del sistema al 92%. La clave, explicó Assawaworrarit, era reemplazar el amplificador original con un amplificador de «modo de conmutación» mucho más eficiente. Tales amplificadores no son nuevos, pero son delicados y solo producirán amplificación de alta eficiencia en condiciones muy precisas. Se necesitaron años de retoques y trabajo teórico adicional para diseñar una configuración de circuito que funcionara.
El nuevo prototipo de laboratorio puede transmitir de forma inalámbrica 10 vatios de electricidad a una distancia de dos o tres pies. Fan dice que no hay obstáculos fundamentales para ampliar un sistema para transmitir las decenas o cientos de kilovatios que necesitaría un automóvil.
Él dice que el sistema es lo suficientemente rápido como para reabastecer un automóvil a alta velocidad. La transmisión inalámbrica tarda solo unos pocos milisegundos, una fracción mínima del tiempo que le tomaría a un automóvil moverse a 70 millas por hora para cruzar una zona de carga de cuatro pies. El único factor limitante, dijo Fan, será qué tan rápido las baterías del automóvil pueden absorber toda la potencia.
Los cargadores inalámbricos no deberían representar un riesgo para la salud, dijo Assawaworrarit, porque incluso los que son lo suficientemente potentes para automóviles producirían campos magnéticos que están dentro de las pautas de seguridad establecidas. De hecho, los campos magnéticos pueden transmitir electricidad a través de las personas sin que sientan nada.
Aunque podrían pasar muchos años antes de que los cargadores inalámbricos se incrusten en las carreteras, las oportunidades para robots e incluso drones aéreos son más inmediatas. Es mucho menos costoso incrustar cargadores en pisos o techos que en largos tramos de carretera. Imagine un dron, dice Fan, que podría volar todo el día bajando de vez en cuando y revoloteando alrededor de un techo para cargar rápidamente.
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