Un equipo de Georgia Tech acaba de anunciar una primicia mundial: una antena rectificadora impresa en 3D del tamaño de un naipe que puede recoger la energía electromagnética de las señales 5G y utilizarla para alimentar dispositivos, convirtiendo las redes 5G en redes eléctricas inalámbricas.
Las comunicaciones inalámbricas emiten una gran cantidad de energía en el aire, y a lo largo de los años se han cubierto una serie de esfuerzos para cosechar esa energía. Las señales Wi-Fi de corto alcance son el objetivo de varios proyectos, las emisiones de televisión y las señales de radio han sido el foco de otros. Un dispositivo espera incluso aumentar la duración de la batería de un teléfono inteligente en un 30% simplemente recogiendo algunas de las ondas de radio que el propio teléfono genera.
Pero las comunicaciones 5G ofrecen una oportunidad totalmente nueva. «El 5G se ha diseñado para lograr unas comunicaciones rapidísimas y de baja latencia», dice el último estudio del equipo de Georgia Tech, publicado en la revista Scientific Reports.
«Para ello, se adoptaron frecuencias de ondas milimétricas y la Federal Communications Commission (FCC) permitió densidades de potencia radiada sin precedentes. Sin saberlo, los arquitectos del 5G han creado así una red de energía inalámbrica capaz de alimentar dispositivos a distancias muy superiores a las capacidades de cualquier tecnología existente.»
Según el equipo, la captación de energía mediante ondas milimétricas es posible desde hace tiempo, pero no ha sido práctica en muchos casos porque la captación de energía de largo alcance suele requerir grandes antenas rectificadoras, y cuanto más grandes son estas rectenas, más estrecho es su campo de visión; hay que mantener la rectena apuntando justo a la fuente de energía de las ondas para que funcionen.
El equipo resolvió este problema utilizando un componente llamado lente Rotman, es decir, la placa de aspecto puntiagudo que aparece en el centro de la tarjeta. Las lentes de Rotman son útiles en una serie de aplicaciones de ondas milimétricas como herramienta de formación del haz de luz, ya que convierten un único haz de antena de gran ganancia y ángulo estrecho en una serie de haces de antena simultáneos que cubren un ángulo mucho más amplio. Permiten a los sistemas de radar, por ejemplo, ver objetivos en múltiples direcciones sin tener que girar o mover el propio radar.
Añadiendo una lente de Rotman a su diseño de antena rectangular, el equipo afirma que ha conseguido un sistema de captación de energía imprimible y plegable que es direccionalmente agnóstico, recibe energía desde cualquier dirección y es capaz de captar 21 veces más energía que «un homólogo referenciado» que ofrece la misma cobertura angular.
Figura 1. Los investigadores del Georgia Tech Aline Eid (centro), Manos Tentzeris (izquierda) y Jimmy Hester (derecha).
Todavía no estamos hablando de grandes cantidades de energía; el equipo dice que debería ser posible cosechar alrededor de 6 microvatios a unos 180 metros (590 pies) de un transmisor 5G. Pero esa cifra será más que suficiente para alimentar una serie de pequeños sensores y dispositivos, sobre todo en el ámbito del Internet de las Cosas, simplemente recogiendo la energía que de otro modo se desperdiciaría. Y el hecho de que el nuevo diseño de la rectena sea imprimible, flexible y funcione bien incluso cuando se dobla significa que también podría ser útil en aplicaciones portátiles.
«He estado trabajando en la recolección de energía de forma convencional durante al menos seis años, y durante la mayor parte de este tiempo no parecía que hubiera una clave para hacer que la recolección de energía funcionara en el mundo real, debido a los límites de la FCC sobre la emisión de energía y la focalización», dijo Jimmy Hester, asesor principal del laboratorio y el CTO y cofundador de Atheraxon, una spinoff de Georgia Tech que desarrolla la tecnología 5G por radiofrecuencia.
«Con la llegada de las redes 5G, esto podría funcionar realmente y lo hemos demostrado. Es extremadamente emocionante: podríamos deshacernos de las baterías».
«El hecho es que el 5G va a estar en todas partes, especialmente en las zonas urbanas. Podrá sustituir millones, o decenas de millones, de baterías de sensores inalámbricos, especialmente para aplicaciones de ciudades y agricultura inteligentes», dijo Emmanouil Tentzeris, profesor de electrónica flexible en la Escuela de Ingeniería Eléctrica e Informática de Georgia Tech.
De la misma manera que los datos superaron a la voz para convertirse en el principal generador de ingresos para los proveedores de telecomunicaciones, Tentzeris predice que la energía inalámbrica bajo demanda se convertirá en la próxima gran oferta de servicios en la era de la 5G. Puede ver un breve vídeo del equipo responsable del estudio aquí.
Noticia tomada de: New Atlas / Traducción libre del inglés por World Energy Trade
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