Metti giù il telefono, e si caricherà subito. Credito:Wisanu Boonrawd/Shutterstock.com
Sebbene i giorni dei telefoni fissi a parete stiano finendo e le connessioni Internet wireless siano comuni a casa e in viaggio, le persone dipendono ancora dai cavi per caricare i propri dispositivi mobili. La mia ricerca, e quello degli altri sul campo, sta lavorando alla visione di rimuovere i cavi di alimentazione ricaricando le batterie in modalità wireless.
Il pionieristico ingegnere elettrico Nikola Tesla ha immaginato per la prima volta di trasmettere elettricità attraverso l'aria senza fili nel 1890. Il principio è simile a come un segnale radio arriva dalla stazione radio al ricevitore:l'elettricità viene convertita in onde elettromagnetiche che, quando arrivano a destinazione, vengono riconvertiti in segnali elettrici. Un sistema di ricarica wireless sarebbe, anche se, devono trasmettere e ricevere molta più energia di un segnale radio.
Ad oggi, un grosso problema è stato la scarsa potenza in grado di attraversare distanze anche brevi di pochi centimetri tra trasmettitore e ricevitore. I caricabatterie wireless disponibili in commercio richiedono agli utenti di posizionare i loro telefoni direttamente su un pad di ricarica; sollevandoli, come quando rispondi a una telefonata, interrompe la ricarica. Mentre ricercatori e ingegneri del settore stanno sviluppando piani per trasferire energia su lunghe distanze, non è ancora possibile ricaricare un'auto elettrica semplicemente parcheggiandola sopra una base di ricarica sul marciapiede di un'area di sosta autostradale o di un garage di casa.
L'energia arriva dalla rete a un trasmettitore, via etere a un ricevitore e quindi a un dispositivo che utilizza l'elettricità. Credito:Justin Wheeler, Università statale della Pennsylvania, CC BY-ND
Ulteriori progressi potrebbero essere significativi:pensa a un paziente che non ha mai avuto bisogno di sostituire la batteria del suo pacemaker o a un sistema stradale in grado di caricare i veicoli elettrici mentre guidano. I rilevatori di fumo potrebbero non aver mai più bisogno della sostituzione delle batterie; installare una nuova lampada in una casa potrebbe essere facile come appendere un quadro e trovare la presa elettrica più vicina non sarebbe più un problema.
Ottenere l'allineamento giusto
La connessione tra un trasmettitore di potenza e un ricevitore è cruciale per quanta elettricità può passare dall'uno all'altro. Idealmente, e nel modo più efficiente, la frequenza alla quale viene trasmessa la potenza corrisponderebbe a una frequenza di risonanza naturale del ricevitore. È un po' come quando i camion passano vicino a casa tua:alcuni vibrano alla giusta frequenza per far tremare i tuoi finestrini, ma altri camion scivolano via con appena un suono.
Quando il sistema di ricarica è perfettamente allineato, è più efficiente, ma non è sempre esattamente possibile. Credito:metamorworks/Shutterstock.com
Per la ricarica wireless, una sfida fondamentale è assicurarsi che il trasmettitore e il ricevitore siano allineati correttamente. Se non lo sono, le loro frequenze potrebbero non corrispondere esattamente, riducendo significativamente la quantità di potenza trasferita, o addirittura a zero.
Il nostro gruppo di ricerca sta lavorando allo sviluppo di componenti elettronici di caricabatterie che possono essere regolati, come la sintonizzazione di una radio, fino a quando le frequenze di risonanza non corrispondono. Sistemi che possono essere sintonizzati – o, meglio ancora, che possono rilevare da soli quando i trasmettitori e i ricevitori non sono esattamente allineati, e si sintonizzano automaticamente - sarà molto più efficiente.
Ad esempio, se un'auto elettrica parcheggia sopra un caricabatteria, idealmente, il ricevitore di alimentazione e il trasmettitore si allineeranno perfettamente, in grado di risuonare alla stessa frequenza. Se il conducente ha parcheggiato in un angolo, anche se, o troppo avanti o indietro, la trasmissione non sarà così efficiente. In quel caso, il dispositivo rileva che l'alimentazione non viene trasferita come previsto, e può regolare i componenti per variare la frequenza della trasmissione per fare meglio.
Il nostro lavoro si allineerà con altre ricerche in altre università, sviluppo di batterie a ricarica rapida ed elettronica di controllo ad alta potenza per migliorare l'efficienza e la densità di potenza per una ricarica rapida. Ci vorrà tempo prima che tutto quel lavoro dia i suoi frutti e arrivi ai mercati commerciali, ma sta arrivando un vero futuro senza fili.
Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale. 
