Nikola Tesla: la red 5G podría hacer realidad su sueño de electricidad inalámbrica

Nikola Tesla

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En el apogeo de su carrera, el ingeniero eléctrico pionero Nikola Tesla se obsesionó con una idea. Teorizó que la electricidad podría transmitirse de forma inalámbrica a través del aire a largas distancias, ya sea a través de una serie de torres ubicadas estratégicamente o saltando a través de un sistema de globos suspendidos.



Cosas no salió según lo planeado , y las ambiciones de Tesla de un suministro eléctrico global inalámbrico nunca se hicieron realidad. Pero la teoría en sí no fue refutada: simplemente habría requerido una cantidad extraordinaria de poder, gran parte del cual se habría desperdiciado.

Ahora, un trabajo de investigación ha sugerido que los arquitectos de la red 5G pueden haber construido sin saberlo lo que Tesla no pudo construir a principios del siglo XX: una 'red de energía inalámbrica' ​​que podría adaptarse para cargar o alimentar pequeños dispositivos integrados en automóviles, hogares, lugares de trabajo y suerte.

Debido a que 5G se basa en una densa red de mástiles y una poderosa serie de antenas, es posible que la misma infraestructura, con algunos ajustes, pueda transmitir energía a dispositivos pequeños. Pero la transmisión aún sufrirá el inconveniente clave de las torres de Tesla: un alto desperdicio de energía, que puede ser difícil de justificar dada la urgencia de la crisis climática.

Redes 5G

Una foto en blanco y negro de una torre de electricidad.

Una de las torres de Tesla, fotografiada en 1904.
Wikimedia

Hace décadas, se descubrió que un haz de radio bien enfocado puede transmitir energía a distancias relativamente grandes sin usar un cable para transportar la carga. La misma tecnología se utiliza ahora en Red 5G : la última generación de tecnología para transmitir la conexión a Internet a su teléfono, a través de ondas de radio transmitidas desde una antena local.

Esta tecnología 5G tiene como objetivo proporcionar una Aumento de capacidad de 1000 veces sobre la última generación, 4G, para permitir que hasta un millón de usuarios se conecten por kilómetro cuadrado, haciendo que esos momentos de búsqueda de señal en festivales de música o eventos deportivos sean cosa del pasado.

Para respaldar estas actualizaciones, 5G usa algo de magia de ingeniería, y esta magia viene en tres partes: redes muy densas con muchos más mástiles, tecnología de antena especial y la inclusión de onda milimétrica (mmWave) junto con bandas más tradicionales.

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El último de estos, mmWave, abre mucho más ancho de banda a costa de distancias de transmisión más cortas. Por contexto, la mayoría de los enrutadores WiFi funcionan en la banda de 2 GHz. Si su enrutador tiene una opción de 5 GHz, habrá notado que las películas se transmiten con mayor fluidez, pero debe estar más cerca de su enrutador para que funcione.

Aumente aún más la frecuencia (como mmWave, que opera a 30 GHz o más) y verá mejoras aún mayores en el ancho de banda, pero debe estar más cerca de la estación base para acceder a ella. Es por eso que los mástiles 5G son más densamente agrupados que los mástiles 4G.

Un módulo de antena 5G en un mástil

Los mástiles 5G están agrupados más densamente que sus predecesores.
Lisic / Shutterstock

El último truco es agregar muchas más antenas, entre 128 y 1024 en comparación con un número mucho menor (solo dos en algunos casos) para 4G. Múltiples antenas permiten que los mástiles formen cientos de rayos en forma de lápiz que se dirigen a dispositivos particulares, proporcionando Internet eficiente y confiable a su teléfono en movimiento.

Resulta que estos son los mismos ingredientes crudos necesarios para crear una red eléctrica inalámbrica. El aumento de la densidad de la red es particularmente importante, ya que abre la posibilidad de usar bandas mmWave para transmitir diferentes ondas de radio que pueden transportar tanto la conexión a Internet como la energía eléctrica.

Experimentando con la potencia 5G

La experimentos utilizó nuevos tipos de antena para facilitar la carga inalámbrica. En el laboratorio, los investigadores pudieron transmitir energía 5G a una distancia relativamente corta de poco más de 2 metros, pero esperan que una versión futura de su dispositivo pueda transmitir 6μW (6 millonésimas de vatio) a una distancia de 180 metros.

Para poner eso en contexto, los dispositivos comunes de Internet de las cosas (IoT) consumen alrededor 5μW - pero solo cuando está en su modo de sueño más profundo. Por supuesto, los dispositivos de IoT requerirán cada vez menos energía para funcionar a medida que se desarrollen algoritmos inteligentes y componentes electrónicos más eficientes, pero 6μW sigue siendo una cantidad muy pequeña de energía.

Eso significa, al menos por el momento, que es poco probable que la energía inalámbrica 5G sea práctica para cargar su teléfono móvil a medida que avanza el día. Pero podría cargar o encender Dispositivos IoT , como sensores y alarmas, que son se espera que se generalice en el futuro.

En las fábricas, por ejemplo, es probable que se utilicen cientos de sensores de IoT para monitorear las condiciones en los almacenes, para predecir fallas en la maquinaria o para rastrear el movimiento de piezas a lo largo de una línea de producción. Ser capaz de transmitir energía directamente a estos dispositivos de IoT fomentará el cambio a mucho más eficiente prácticas de fabricación.

Problemas de dientes

Pero habrá desafíos que superar antes de esa fecha. Para proporcionar energía inalámbrica, los mástiles 5G consumirán alrededor de 31 kW de energía, lo que equivale a 10 hervidores de agua hirviendo constantemente.

Aunque la preocupación de que la tecnología 5G pueda causar cáncer ha sido desacreditado por los científicos , esta cantidad de energía que emana de los mástiles podría ser peligrosa. A cálculo aproximado sugiere que los usuarios deberán mantenerse al menos a 16 metros de los mástiles para cumplir con las normas de seguridad regulaciones establecido por la Comisión Federal de Comunicaciones de EE. UU.

Dicho esto, esta tecnología está en pañales. Ciertamente, es posible que los enfoques futuros, como una nueva antena con haces más estrechos y dirigidos, puedan reducir significativamente la energía requerida, y desperdiciada, por cada mástil.

En la actualidad, el sistema propuesto recuerda bastante al de ficción ' Wonkavision ”En Charlie and the Chocolate Factory de Roald Dahl, que logró la hazaña de transmitir dulces a los televisores, pero tuvo que usar un gran bloque de chocolate para producir uno mucho más pequeño en el otro extremo.

Debido a que consumirá una gran cantidad de energía en comparación con la energía que entregará a los dispositivos, la energía inalámbrica 5G es, por el momento, especulativa. Pero si los ingenieros pueden encontrar formas más eficientes de transmitir electricidad a través del aire, es muy posible que el sueño de Nikola Tesla de la energía inalámbrica se haga realidad, más de 100 años desde que sus intentos fracasaron.

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Elena Gaura , Decano Asociado de Investigación, Universidad de Coventry y James Peter Brusey , Catedrático de Ciencias de la Computación, Universidad de Coventry

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