Rețeaua 5G ar putea realiza visul lui Nikola Tesla: electricitate wireless, la un secol după ce experimentele au eșuat

La apogeul carierei sale, pionierul inginer Nikola Tesla a devenit obsedat de o idee. El a teoretizat că electricitatea ar putea fi transmisă fără fir, prin aer, la distanțe mari. Fie printr-o serie de turnuri poziționate strategic, fie printr-un sistem de baloane suspendate. Acum, tehnologia 5G ar putea reuși acest lucru.

Lucrurile nu au mers conform planului, iar ambițiile lui Tesla pentru o furnizare globală de energie electrică wireless nu au fost niciodată realizate. Dar teoria în sine nu a fost respinsă: ar fi necesitat pur și simplu o cantitate extraordinară de energie, din care o mare parte ar fi fost irosită.

Acum, o lucrare de cercetare a sugerat că arhitecții rețelei 5G ar fi putut construi, fără să vrea, ceea ce Tesla nu a reușit să construiască la începutul secolului al XX-lea: o „rețea electrică fără fir”, care ar putea fi adaptată pentru a încărca sau alimenta dispozitive mici încorporate în mașini, case, locuri de muncă și fabrici.

Deoarece 5G este o rețea densă și se bazează pe o serie puternică de antene, este posibil ca aceeași infrastructură, cu unele modificări, să transmită energie către dispozitive mici. Dar transmisia va suferi în continuare dezavantajul cheie al turnurilor Tesla: risipa ridicată de energie, care poate fi dificil de justificat, având în vedere urgența crizei climatice.

Tehnologia 5G ar putea să materializeze visul lui Tesla

Cu câteva decenii în urmă, s-a descoperit că un fascicul radio bine focalizat poate transmite puterea pe distanțe relativ mari, fără a utiliza un fir pentru a transporta încărcătura. Aceeași tehnologie este acum utilizată în rețeaua 5G: cea mai recentă generație de tehnologie pentru transmiterea conexiunii la internet spre telefon, prin unde radio transmise de la o antenă locală.

Această tehnologie 5G își propune să ofere o creștere a capacității de o mie de ori față de ultima generație, 4G, pentru a permite până la un milion de utilizatori să se conecteze pe kilometru pătrat.

Pentru a sprijini aceste actualizări, 5G folosește o anumită tehnică de inginerie: rețele foarte dense, tehnologie specială a antenelor și includerea transmisiei cu unde milimetrice (mmWave), alături de benzile tradiționale.

Ultimul dintre acestea, mmWave, deschide o lățime de bandă mult mai mare cu costul distanțelor de transmisie mai mici. Pentru context, majoritatea routerelor WiFi funcționează în banda de 2 GHz. Dacă routerul tău are o opțiune de 5 GHz, vei observa că filmele rulează mai ușor, dar trebuie să fii mai aproape de router pentru ca acesta să funcționeze.

Va fi posibil să se dezvolte energia electrică wireless

Mărește și mai mult frecvența (cum ar fi mmWave, care funcționează la 30 GHz sau mai mult) și vezi îmbunătățiri și mai mari ale lățimii de bandă. Dar trebuie să fii mai aproape de stația de bază pentru a accesa.

De asemenea, trebuie adăugate mai multe antene – între 128 și 1.024, în comparație cu un număr mult mai mic (doar două în unele cazuri) pentru 4G. Antenele multiple permit formarea a sute de fascicule care vizează anumite dispozitive, oferind internet eficient și fiabil telefonului tău în mișcare.

Acestea se întâmplă să fie aceleași ingrediente brute necesare pentru a crea o rețea electrică fără fir. Densitatea crescută a rețelei este deosebit de importantă, deoarece deschide posibilitatea utilizării benzilor mmWave pentru a transmite diferite unde radio care pot transporta atât conexiunea la internet, cât și puterea electrică.

Experimentele au folosit noi tipuri de antene pentru a facilita încărcarea fără fir. În laborator, cercetătorii au reușit să transmită energie 5G pe o distanță relativ scurtă de puțin peste doi metri, dar se așteaptă ca o versiune viitoare a dispozitivului lor să poată transmite 6μW (6 milionimi de watt) la o distanță de 180 de metri.

Pentru a pune acest lucru în context, dispozitivele obișnuite Internet of Things (IoT) consumă în jur de 5μW – dar numai atunci când sunt în sleep mode. Desigur, dispozitivele IoT vor necesita din ce în ce mai puțină energie pentru a rula, pe măsură ce se dezvoltă algoritmi inteligenți și electronice mai eficiente, dar 6μW este încă o cantitate foarte mică de energie.

La ce ne ajută energia electrică wireless

Asta înseamnă, deocamdată cel puțin, că puterea wireless 5G este puțin probabil să fie practică pentru încărcarea telefonului mobil. Dar ar putea încărca sau alimenta dispozitivele IoT, cum ar fi senzorii și alarmele, care se așteaptă să fie răspândite în viitor.

De exemplu, în fabrici, sute de senzori IoT sunt probabil folosiți pentru a monitoriza condițiile din depozite, pentru a prezice defecțiunile mașinilor sau pentru a urmări mișcarea pieselor de-a lungul unei linii de producție. Abilitatea de a transmite energia direct către aceste dispozitive IoT va încuraja trecerea la practici de producție mult mai eficiente.

Dar vor exista provocări de depășit până atunci. Pentru a furniza energie wireless, tehnologia 5G va consuma aproximativ 31kW de energie – echivalentul a zece fierbătoare care fierb în mod constant apă.

Deși îngrijorările cu privire la faptul că tehnologia 5G poate provoca cancer au fost larg dezmințite de oamenii de știință, această cantitate de energie ar putea fi nesigură. Un calcul dur sugerează că utilizatorii vor trebui să fie ținuți la cel puțin 16 metri distanță de sursă, pentru a respecta reglementările de siguranță stabilite de Comisia Federală pentru Comunicații din SUA.

Acestea fiind spuse, această tehnologie este la început. Este cu siguranță posibil ca abordările viitoare, cum ar fi noua antenă cu fascicule mai înguste și mai vizate, să reducă semnificativ energia necesară și irosită.

Deoarece va consuma o cantitate mare de energie în comparație cu puterea pe care o va furniza dispozitivelor, energia wireless 5G este, pentru moment, speculativă. Dar dacă inginerii pot găsi modalități mai eficiente de a transmite energie electrică wireless, este posibil ca visul lui Nikola Tesla să fie realizat – la peste o sută de ani de când încercările sale au eșuat.