Los científicos han encontrado una manera de transmitir electricidad de forma inalámbrica a un objeto en movimiento cercano.

El método puede tener aplicaciones en el transporte, dispositivos médicos y más. Si los autos eléctricos pudieran recargarse mientras conducen por una carretera, por ejemplo, prácticamente eliminarían las preocupaciones sobre su alcance y reducirían su costo, tal vez convirtiendo la electricidad en el combustible estándar para los vehículos.

"Además de avanzar en la carga inalámbrica de vehículos y dispositivos personales como teléfonos celulares, nuestra nueva tecnología puede ayudar a la robótica en la fabricación, que también está en movimiento", dice Shanhui Fan, profesor de ingeniería eléctrica en la Universidad de Stanford y autor principal de la estudiar.

"En teoría, uno podría conducir durante un tiempo ilimitado sin tener que detenerse para recargar ..."

"Todavía tenemos que aumentar significativamente la cantidad de electricidad que se transfiere para cargar autos eléctricos, pero es posible que no tengamos que empujar la distancia demasiado más", dice.

El grupo se basó en la tecnología existente desarrollada en 2007 en el MIT para transmitir electricidad de forma inalámbrica a una distancia de unos pocos pies a un objeto estacionario. En el nuevo trabajo, el equipo transmitió electricidad de forma inalámbrica a una bombilla LED en movimiento. Esa demostración solo involucró una carga 1-milliwatt, mientras que los autos eléctricos a menudo requieren decenas de kilovatios para operar.

El equipo ahora está trabajando para aumentar en gran medida la cantidad de electricidad que se puede transferir y ajustar el sistema para extender la distancia de transferencia y mejorar la eficiencia.

Yendo más lejos

La carga inalámbrica resolvería una desventaja importante de los autos eléctricos enchufables: su limitado campo de manejo. Tesla Motors espera que su próximo modelo 3 supere las millas 200 con una sola carga y el Chevy Bolt, que ya está en el mercado, tiene un rango anunciado de millas 238. Pero las baterías de los vehículos eléctricos generalmente tardan varias horas en recargarse por completo. Un sistema de carga según lo conduzca superaría estas limitaciones.

"En teoría, uno puede conducir durante un tiempo ilimitado sin tener que detenerse para recargarse", explica Fan. "La esperanza es que puedas cargar tu coche eléctrico mientras conduces por la carretera. Una bobina en la parte inferior del vehículo podría recibir electricidad de una serie de bobinas conectadas a una corriente eléctrica incrustada en la carretera ".

Algunos expertos en transporte imaginan un sistema de autopistas automatizado donde los vehículos eléctricos sin conductor se cargan de manera inalámbrica mediante energía solar u otras fuentes de energía renovables. El objetivo sería reducir los accidentes y mejorar dramáticamente el flujo de tráfico a la vez que se reducen las emisiones de gases de efecto invernadero.

La tecnología inalámbrica también podría ayudar a la navegación GPS de automóviles sin conductor. El GPS tiene una precisión de hasta 35 pies. Por seguridad, los autos autónomos deben estar en el centro del carril donde se insertarían las bobinas del transmisor, lo que proporciona un posicionamiento muy preciso para los satélites GPS.

Hecho con imanes

La transferencia de potencia inalámbrica de rango medio se basa en el acoplamiento de resonancia magnética. Así como las principales centrales eléctricas generan corrientes alternas al rotar las bobinas de cables entre los imanes, la electricidad que se mueve a través de los cables crea un campo magnético oscilante.

Este campo también hace que los electrones de una bobina cercana de cables oscilen, transfiriendo energía de forma inalámbrica. La eficiencia de transferencia se mejora aún más si ambas bobinas se sintonizan a la misma frecuencia de resonancia magnética y se colocan en el ángulo correcto.

Sin embargo, el flujo continuo de electricidad solo se puede mantener si algunos aspectos de los circuitos, como la frecuencia, se ajustan manualmente a medida que el objeto se mueve. Por lo tanto, la bobina transmisora ​​de energía y la bobina receptora deben permanecer casi estacionarias, o el dispositivo debe ajustarse de manera automática y continua, un proceso significativamente complejo.

Para abordar el desafío, el equipo de investigación eliminó la fuente de radiofrecuencia en el transmisor y la reemplazó con un amplificador de voltaje y una resistencia de realimentación disponibles comercialmente. Este sistema calcula automáticamente la frecuencia correcta para diferentes distancias sin la necesidad de interferencia humana.

"Agregar el amplificador permite que la energía se transfiera de manera muy eficiente en la mayor parte del rango de tres pies ya pesar de la orientación cambiante de la bobina receptora", dice el estudiante graduado Sid Assawaworrarit, autor principal del estudio. "Esto elimina la necesidad de una sintonización automática y continua de cualquier aspecto de los circuitos".

Assawaworrarit probó el enfoque al colocar una bombilla LED en la bobina receptora. En una configuración convencional sin afinación activa, el brillo del LED disminuiría con la distancia.

En la nueva configuración, el brillo permaneció constante a medida que el receptor se alejaba de la fuente a una distancia de aproximadamente tres pies. El equipo de Fan recientemente presentó una solicitud de patente para el último avance.

El grupo utilizó un amplificador de uso general, de uso general, con una eficiencia relativamente baja de aproximadamente 10 por ciento. Dicen que los amplificadores hechos a medida pueden mejorar esa eficiencia a más del porcentaje de 90.

"Podemos reconsiderar cómo entregar electricidad no solo a nuestros autos, sino a dispositivos más pequeños en o en nuestros cuerpos", dice Fan. "Para cualquier cosa que pueda beneficiarse de la carga dinámica e inalámbrica, esto es potencialmente muy importante".

El Centro TomKat para la Energía Sostenible en Stanford apoyó parte del trabajo.

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Fuente: Universidad de Stanford

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