Bienvenido a la era de la electricidad inalámbrica



La visión del mundo de Nikola Tesla está a punto de hacerse realidad.

 


La electricidad inalámbrica es un sueño de 100 años que podría convertirse en realidad en los próximos años. La llegada de la carga inalámbrica, los vehículos eléctricos, 5G y la necesidad de una mayor sostenibilidad han impulsado el desarrollo de una tecnología de transmisión inalámbrica totalmente operativa en diferentes partes del mundo.

Desde America's Wave Inc. hasta Space Power Technologies, con sede en Japón, y la startup de energía de Nueva Zelanda Emrod, hay varias empresas que actualmente están trabajando en tecnología de transmisión de energía inalámbrica. También han comenzado las pruebas de campo para algunos sistemas, y será interesante ver quién es el primero en esta carrera para ofrecer una solución de electricidad inalámbrica eficiente, económica y viable.

La historia y la ciencia detrás de la transmisión de energía inalámbrica

Antes de adentrarnos en las diferentes iniciativas revolucionarias relacionadas con la electricidad inalámbrica, es importante comprender su origen y el concepto subyacente detrás de esta tecnología que la convierte en una opción confiable para las necesidades futuras de energía.

En el año 1891, el inventor serbio-estadounidense Nikola Tesla diseñó la bobina Tesla, un dispositivo único que funcionaba según el principio de resonancia eléctrica y podía transmitir electricidad sin cables. Sin embargo, la bobina podía conducir electricidad de forma inalámbrica solo en distancias cortas y, debido a su potencial limitado, no resultó ser una aplicación práctica para la transferencia inalámbrica de electricidad.

Tesla todavía estaba obsesionado con su idea de la energía inalámbrica, por lo que en los años siguientes trabajó en la construcción de una estación de energía que pudiera conducir la transmisión de energía inalámbrica de alto voltaje (WPT). A través de esta experimentación, Tesla tenía como objetivo transmitir mensajes de forma inalámbrica a largas distancias, utilizando una serie de torres ubicadas estratégicamente o un sistema de globos suspendidos.

Construyó una estación de transmisión inalámbrica en Long Island (llamada Tesla o Wardenclyffe Tower) que creía que podía demostrar que era posible la transmisión de electricidad inalámbrica de largo alcance. Desafortunadamente, el inversor J.P. Morgan se negó a proporcionar más fondos para sus experimentos, y el proyecto se cerró en 1906 y luego se demolió.

Nikola Tesla puede haber muerto en 1943 con su sueño de electricidad inalámbrica inconcluso, pero en los últimos 100 años, una serie de experimentos y estudios demuestran que el genio inventor pudo haber estado en el camino correcto en su enfoque de usar la tierra en lugar de cables. como medio para transmitir energía inalámbrica.

En la actualidad, se están desarrollando varios métodos de transmisión de energía inalámbrica y se están realizando investigaciones para implementarlos a gran escala:

    Transmisión satelital solar

Este es un método prometedor que implica el uso de satélites de energía solar colocados en órbita terrestre alta. El satélite convertiría la luz del sol en energía; esta energía está compuesta por microondas. Estas señales de microondas se transmitirían luego a una antena en el suelo oa una estación de red principal.

Desde allí, las señales se transferirían a una estación de red base, que convertiría las microondas en electricidad de CC. En la estación de la red, la electricidad también se convertiría en paquetes de energía, similares a los paquetes de datos de Internet, que se transmitirían a hogares individuales y se almacenarían en un receptor de energía.

Recientemente, Caltech anunció que el miembro de la junta Donald Bren, quien también es propietario de la firma de inversión inmobiliaria Irvine Company, donará $ 100 millones para el Proyecto de Energía Solar Espacial de Caltech (SSPP). Este ambicioso proyecto tiene como objetivo establecer una red de energía inalámbrica satelital y basada en microondas que pueda suministrar energía de manera constante en cualquier lugar de la tierra.

    Transmisión de potencia por microondas

En este método, la radiación de microondas se convierte en energía eléctrica de CC con la ayuda de un receptor de microondas y un rectificador de CC. La eficiencia más alta lograda con la transmisión de energía por microondas fue del 84%, que fue registrada en 1975 por un equipo en Japón, pero los sistemas con mayor potencia de salida han tenido eficiencias más bajas. El próximo objetivo sería lograr una transferencia de energía de alta eficiencia a largas distancias.

Una investigación publicada en agosto de 2021 en la Universidad de Tsukuba, Japón, revela que la radiación de microondas de alta energía puede actuar como una fuente inalámbrica eficiente de energía para lanzar cohetes al espacio. Cuando se envía un cohete al espacio, el combustible representa aproximadamente el 90% de su peso, esta carga se puede eliminar mediante el uso de esta tecnología de energía inalámbrica basada en microondas.

    Transmisión láser

Se ha demostrado que los convertidores de CC a láser más eficientes son diodos láser de estado sólido como los que se utilizan comercialmente en la comunicación por fibra óptica y láser de espacio libre. La transmisión láser permite que un receptor fotovoltaico reciba rayos láser y genere energía eléctrica a partir de los mismos. El mérito de la transmisión de potencia basada en láser es que los rayos láser se pueden controlar más fácilmente para la transmisión eléctrica inalámbrica de largo alcance.

La energía inalámbrica ya no es un sueño para Nueva Zelanda

La startup de energía Emrod pronto probará un prototipo de configuración de infraestructura de energía inalámbrica en Nueva Zelanda. Si la prueba tiene éxito, esto sería un gran impulso para los planes del gobierno de Nueva Zelanda para configurar la transmisión de energía inalámbrica en todo el país.

Emrod ha diseñado una tecnología de teleenergía única que utiliza una red inalámbrica de antenas y rectennas (antenas rectificadoras) que transportan energía en forma de ondas electromagnéticas de largo alcance de un punto a otro. Al principio, la electricidad se conduce a través de antenas en forma de haz no ionizante, con una frecuencia equivalente a las ondas de radio.

Según la compañía, una "cortina de seguridad láser de baja potencia garantiza que el rayo de transmisión se apague inmediatamente antes de que cualquier objeto transitorio (como un pájaro o un helicóptero) pueda alcanzar el rayo principal, lo que garantiza que nunca toque nada excepto aire limpio".

Emrod afirma que esta tecnología se adapta bien al terreno montañoso de Nueva Zelanda y puede soportar las diferentes condiciones climáticas de la región. La tecnología de transferencia de electricidad inalámbrica basada en rectenna también se considera una bendición para las áreas donde las redes eléctricas tradicionales no se pueden instalar debido a restricciones financieras o geográficas.

Si bien el proyecto cuenta con el respaldo del gobierno de Nueva Zelanda, el CEO de Emrod, Greg Kushnir, anticipa que las personas podrían oponerse a la electricidad inalámbrica de la misma manera que son escépticas sobre la tecnología 5G. Él cree que el verdadero desafío asociado con este proyecto es asegurarle a la gente que la electricidad inalámbrica de Emrod no genera ninguna radiación dañina.

Emrod también tiene una oficina en Boston y existe una gran posibilidad de que el próximo proyecto de electricidad inalámbrica de la compañía se lleve a cabo en los EE. UU.

Algunas otras iniciativas innovadoras para la transmisión de energía inalámbrica

La nueva década de la demanda del siglo XXI de soluciones energéticas limpias e ilimitadas. La electricidad inalámbrica que se erige como una gran alternativa a las fuentes de energía tradicionales tiene el potencial de revolucionar el sector de la energía limpia. Esta es también la razón por la que se están produciendo tantos desarrollos interesantes en el segmento WPT:

    Wireless Advanced Vehicle Electrification (WAVE) es una empresa de tecnología estadounidense que fabrica soluciones de energía inalámbrica para vehículos eléctricos de media y alta potencia. Los sistemas de carga proporcionados por Wave se pueden instalar bajo tierra, debajo de carreteras o en áreas de estacionamiento, y pueden entregar energía inalámbrica de hasta 1 megavatio.

    Informes recientes sugieren que el próximo camión eléctrico Semi de Tesla podría usar la tecnología de carga inalámbrica inductiva de Wave para satisfacer sus demandas de energía.

    Beyond Earth es un instituto de investigación sin fines de lucro que ha propuesto la visión de establecer un sistema de transmisión de energía por satélite solar completamente funcional. El instituto afirma que el sistema inalámbrico propuesto podría impulsar aplicaciones industriales en la tierra, así como operaciones humanas en la luna.

El sistema de energía propuesto tendría dos unidades principales; un satélite solar espacial que recibiría energía del sol y la procesaría a través de sus fotovoltaicas, concentradores y subunidades WPT, y un receptor de rectenna que transmitiría energía a la tierra o la luna según el requisito.

El instituto recomienda la finalización del sistema de energía inalámbrico basado en satélites solares propuesto para el año 2030.

El Departamento de Transporte de Indiana (INDOT) se ha asociado con la Universidad de Purdue y la empresa de cemento alemana Magment para probar carreteras de cemento magnético que podrían cargar vehículos eléctricos mientras se mueven por ellas. En la primera fase, Purdue realizará pruebas de laboratorio para confirmar la viabilidad de las carreteras magnetizadas propuestas.

    Una vez aprobada por la universidad, se construiría una carretera de prueba de 400 metros (1312 pies) utilizando el cemento magnético de Magment y luego se realizarían pruebas en la carretera con camiones de 200 kW. Si las pruebas resultan exitosas, el estado utilizará más la tecnología para desarrollar las vías públicas.

    Este proyecto de carga inalámbrica terrestre es parte de la Iniciativa ASPIRE (Promoción de la sostenibilidad a través de la infraestructura energética para la electrificación de carreteras) respaldada por la National Science Foundation y muchos otros institutos públicos y privados.

    WiTricity, una empresa con sede en EE. UU., También está trabajando en una tecnología de estacionamiento y carga que tiene como objetivo cargar vehículos eléctricos a través de resonadores magnéticos mientras los vehículos están estacionados.

Junto con IoT e IA, la transmisión de energía inalámbrica también es un desarrollo tecnológico inevitable que la humanidad experimentaría en un nivel completamente nuevo en los próximos años.



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Bienvenido a la era de la electricidad inalámbrica


La visión del mundo de Nikola Tesla está a punto de hacerse realidad.

 


La electricidad inalámbrica es un sueño de 100 años que podría convertirse en realidad en los próximos años. La llegada de la carga inalámbrica, los vehículos eléctricos, 5G y la necesidad de una mayor sostenibilidad han impulsado el desarrollo de una tecnología de transmisión inalámbrica totalmente operativa en diferentes partes del mundo.

Desde America's Wave Inc. hasta Space Power Technologies, con sede en Japón, y la startup de energía de Nueva Zelanda Emrod, hay varias empresas que actualmente están trabajando en tecnología de transmisión de energía inalámbrica. También han comenzado las pruebas de campo para algunos sistemas, y será interesante ver quién es el primero en esta carrera para ofrecer una solución de electricidad inalámbrica eficiente, económica y viable.

La historia y la ciencia detrás de la transmisión de energía inalámbrica

Antes de adentrarnos en las diferentes iniciativas revolucionarias relacionadas con la electricidad inalámbrica, es importante comprender su origen y el concepto subyacente detrás de esta tecnología que la convierte en una opción confiable para las necesidades futuras de energía.

En el año 1891, el inventor serbio-estadounidense Nikola Tesla diseñó la bobina Tesla, un dispositivo único que funcionaba según el principio de resonancia eléctrica y podía transmitir electricidad sin cables. Sin embargo, la bobina podía conducir electricidad de forma inalámbrica solo en distancias cortas y, debido a su potencial limitado, no resultó ser una aplicación práctica para la transferencia inalámbrica de electricidad.

Tesla todavía estaba obsesionado con su idea de la energía inalámbrica, por lo que en los años siguientes trabajó en la construcción de una estación de energía que pudiera conducir la transmisión de energía inalámbrica de alto voltaje (WPT). A través de esta experimentación, Tesla tenía como objetivo transmitir mensajes de forma inalámbrica a largas distancias, utilizando una serie de torres ubicadas estratégicamente o un sistema de globos suspendidos.

Construyó una estación de transmisión inalámbrica en Long Island (llamada Tesla o Wardenclyffe Tower) que creía que podía demostrar que era posible la transmisión de electricidad inalámbrica de largo alcance. Desafortunadamente, el inversor J.P. Morgan se negó a proporcionar más fondos para sus experimentos, y el proyecto se cerró en 1906 y luego se demolió.

Nikola Tesla puede haber muerto en 1943 con su sueño de electricidad inalámbrica inconcluso, pero en los últimos 100 años, una serie de experimentos y estudios demuestran que el genio inventor pudo haber estado en el camino correcto en su enfoque de usar la tierra en lugar de cables. como medio para transmitir energía inalámbrica.

En la actualidad, se están desarrollando varios métodos de transmisión de energía inalámbrica y se están realizando investigaciones para implementarlos a gran escala:

    Transmisión satelital solar

Este es un método prometedor que implica el uso de satélites de energía solar colocados en órbita terrestre alta. El satélite convertiría la luz del sol en energía; esta energía está compuesta por microondas. Estas señales de microondas se transmitirían luego a una antena en el suelo oa una estación de red principal.

Desde allí, las señales se transferirían a una estación de red base, que convertiría las microondas en electricidad de CC. En la estación de la red, la electricidad también se convertiría en paquetes de energía, similares a los paquetes de datos de Internet, que se transmitirían a hogares individuales y se almacenarían en un receptor de energía.

Recientemente, Caltech anunció que el miembro de la junta Donald Bren, quien también es propietario de la firma de inversión inmobiliaria Irvine Company, donará $ 100 millones para el Proyecto de Energía Solar Espacial de Caltech (SSPP). Este ambicioso proyecto tiene como objetivo establecer una red de energía inalámbrica satelital y basada en microondas que pueda suministrar energía de manera constante en cualquier lugar de la tierra.

    Transmisión de potencia por microondas

En este método, la radiación de microondas se convierte en energía eléctrica de CC con la ayuda de un receptor de microondas y un rectificador de CC. La eficiencia más alta lograda con la transmisión de energía por microondas fue del 84%, que fue registrada en 1975 por un equipo en Japón, pero los sistemas con mayor potencia de salida han tenido eficiencias más bajas. El próximo objetivo sería lograr una transferencia de energía de alta eficiencia a largas distancias.

Una investigación publicada en agosto de 2021 en la Universidad de Tsukuba, Japón, revela que la radiación de microondas de alta energía puede actuar como una fuente inalámbrica eficiente de energía para lanzar cohetes al espacio. Cuando se envía un cohete al espacio, el combustible representa aproximadamente el 90% de su peso, esta carga se puede eliminar mediante el uso de esta tecnología de energía inalámbrica basada en microondas.

    Transmisión láser

Se ha demostrado que los convertidores de CC a láser más eficientes son diodos láser de estado sólido como los que se utilizan comercialmente en la comunicación por fibra óptica y láser de espacio libre. La transmisión láser permite que un receptor fotovoltaico reciba rayos láser y genere energía eléctrica a partir de los mismos. El mérito de la transmisión de potencia basada en láser es que los rayos láser se pueden controlar más fácilmente para la transmisión eléctrica inalámbrica de largo alcance.

La energía inalámbrica ya no es un sueño para Nueva Zelanda

La startup de energía Emrod pronto probará un prototipo de configuración de infraestructura de energía inalámbrica en Nueva Zelanda. Si la prueba tiene éxito, esto sería un gran impulso para los planes del gobierno de Nueva Zelanda para configurar la transmisión de energía inalámbrica en todo el país.

Emrod ha diseñado una tecnología de teleenergía única que utiliza una red inalámbrica de antenas y rectennas (antenas rectificadoras) que transportan energía en forma de ondas electromagnéticas de largo alcance de un punto a otro. Al principio, la electricidad se conduce a través de antenas en forma de haz no ionizante, con una frecuencia equivalente a las ondas de radio.

Según la compañía, una "cortina de seguridad láser de baja potencia garantiza que el rayo de transmisión se apague inmediatamente antes de que cualquier objeto transitorio (como un pájaro o un helicóptero) pueda alcanzar el rayo principal, lo que garantiza que nunca toque nada excepto aire limpio".

Emrod afirma que esta tecnología se adapta bien al terreno montañoso de Nueva Zelanda y puede soportar las diferentes condiciones climáticas de la región. La tecnología de transferencia de electricidad inalámbrica basada en rectenna también se considera una bendición para las áreas donde las redes eléctricas tradicionales no se pueden instalar debido a restricciones financieras o geográficas.

Si bien el proyecto cuenta con el respaldo del gobierno de Nueva Zelanda, el CEO de Emrod, Greg Kushnir, anticipa que las personas podrían oponerse a la electricidad inalámbrica de la misma manera que son escépticas sobre la tecnología 5G. Él cree que el verdadero desafío asociado con este proyecto es asegurarle a la gente que la electricidad inalámbrica de Emrod no genera ninguna radiación dañina.

Emrod también tiene una oficina en Boston y existe una gran posibilidad de que el próximo proyecto de electricidad inalámbrica de la compañía se lleve a cabo en los EE. UU.

Algunas otras iniciativas innovadoras para la transmisión de energía inalámbrica

La nueva década de la demanda del siglo XXI de soluciones energéticas limpias e ilimitadas. La electricidad inalámbrica que se erige como una gran alternativa a las fuentes de energía tradicionales tiene el potencial de revolucionar el sector de la energía limpia. Esta es también la razón por la que se están produciendo tantos desarrollos interesantes en el segmento WPT:

    Wireless Advanced Vehicle Electrification (WAVE) es una empresa de tecnología estadounidense que fabrica soluciones de energía inalámbrica para vehículos eléctricos de media y alta potencia. Los sistemas de carga proporcionados por Wave se pueden instalar bajo tierra, debajo de carreteras o en áreas de estacionamiento, y pueden entregar energía inalámbrica de hasta 1 megavatio.

    Informes recientes sugieren que el próximo camión eléctrico Semi de Tesla podría usar la tecnología de carga inalámbrica inductiva de Wave para satisfacer sus demandas de energía.

    Beyond Earth es un instituto de investigación sin fines de lucro que ha propuesto la visión de establecer un sistema de transmisión de energía por satélite solar completamente funcional. El instituto afirma que el sistema inalámbrico propuesto podría impulsar aplicaciones industriales en la tierra, así como operaciones humanas en la luna.

El sistema de energía propuesto tendría dos unidades principales; un satélite solar espacial que recibiría energía del sol y la procesaría a través de sus fotovoltaicas, concentradores y subunidades WPT, y un receptor de rectenna que transmitiría energía a la tierra o la luna según el requisito.

El instituto recomienda la finalización del sistema de energía inalámbrico basado en satélites solares propuesto para el año 2030.

El Departamento de Transporte de Indiana (INDOT) se ha asociado con la Universidad de Purdue y la empresa de cemento alemana Magment para probar carreteras de cemento magnético que podrían cargar vehículos eléctricos mientras se mueven por ellas. En la primera fase, Purdue realizará pruebas de laboratorio para confirmar la viabilidad de las carreteras magnetizadas propuestas.

    Una vez aprobada por la universidad, se construiría una carretera de prueba de 400 metros (1312 pies) utilizando el cemento magnético de Magment y luego se realizarían pruebas en la carretera con camiones de 200 kW. Si las pruebas resultan exitosas, el estado utilizará más la tecnología para desarrollar las vías públicas.

    Este proyecto de carga inalámbrica terrestre es parte de la Iniciativa ASPIRE (Promoción de la sostenibilidad a través de la infraestructura energética para la electrificación de carreteras) respaldada por la National Science Foundation y muchos otros institutos públicos y privados.

    WiTricity, una empresa con sede en EE. UU., También está trabajando en una tecnología de estacionamiento y carga que tiene como objetivo cargar vehículos eléctricos a través de resonadores magnéticos mientras los vehículos están estacionados.

Junto con IoT e IA, la transmisión de energía inalámbrica también es un desarrollo tecnológico inevitable que la humanidad experimentaría en un nivel completamente nuevo en los próximos años.




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