Naukowcy z Georgia Institute of Technology odkryli innowacyjny sposób wykorzystania nadmiaru przepustowości sieci 5G. Udało im się stworzyć „bezprzewodową sieć energetyczną”, mogącą posłużyć do zasilania urządzeń Internetu rzeczy (IoT), które obecnie do działania potrzebują baterii. Odkrycie otwiera drogę do bezprzewodowego ładowania przez sieć 5G.
Wynalazcy z Georgia Tech opracowali specjalną antenę prostowniczą, która umożliwia zbieranie fal milimetrowych o częstotliwości 28 GHz z wysoką wydajnością ze wszystkich kierunków. Urządzenie oparte zostało na tzw. soczewkach Rotmana. Jednak, żeby zebrać wystarczającą ilość energii do zasilania urządzeń o małej mocy na duże odległości, potrzebne są anteny o dużej aperturze. Problem z dużymi antenami polega na tym, że mają one zawężone pole widzenia. To ograniczenie uniemożliwia ich działanie, gdy nie mają stacji bazowej sieci 5G w pobliżu. Naukowcom z Georgia Tech udało się ten problem rozwiązać. Odkrycie zostało opublikowane w magazynie Scientific Reports.
Wykorzystanie energii wysokiej częstotliwości 5G
Jimmy Hester z Georgia Tech powiedział, że „dzięki tej innowacji możemy mieć dużą antenę, która pracuje na wyższych częstotliwościach i może odbierać energię z dowolnego kierunku”. Ta technologia sprawia, że cała energia elektromagnetyczna zbierana z jednego kierunku jest łączona i przekazywana do jednego prostownika, co maksymalizuje jego wydajność.
Działając podobnie jak soczewka optyczna, soczewka Rotmana zapewnia sześć pól widzenia jednocześnie w układzie przypominającym pająka. Dostrojenie kształtu soczewki pozwala zastosować inny kąt krzywizny po stronie portu wiązki, a inny po stronie anteny. Soczewka jest następnie używana jako element pośredni, między antenami odbiorczymi a prostownikami, do zbierania energii z sieci 5G.
Podczas demonstracji, technologia stworzona przez Georgia Tech osiągnęła 21-krotny wzrost zebranej mocy w porównaniu z referencyjnym odpowiednikiem, przy zachowaniu identycznego pokrycia kątowego. To otwiera drzwi do nowych pasywnych RFID dalekiego zasięgu, zasilanych falami milimetrowymi 5G. Technologię będzie można wykorzystać na przykład w ubieralnych urządzeniach IoT. Pisaliśmy o tym m.in. w artykule „Tekstronika i materiały przyszłości – jak 5G sprawi, że ubrania będą mądrzejsze”. Dzięki drukowi 3D, system może zostać zastosowany na różnego typu, zarówno elastycznych, jak i sztywnych, podłożach. To sprawi, że technologia ma być przystępna cenowo, dzięki czemu będzie dostępna dla szerokiego grona użytkowników, platform, częstotliwości i aplikacji.
Wymiana baterii na ładowanie bezprzewodowe
Zespół badawczy najbardziej podekscytowany jest perspektywą wykorzystania tej technologii do oferowania mocy „bezprzewodowo”, eliminując potrzebę stosowania baterii. Profesor Emmanouil Tentzeris tłumaczy, że „że 5G będzie wszędzie, zwłaszcza na obszarach miejskich. Będzie można zrezygnować z dziesiątków milionów baterii, używanych w czujnikach bezprzewodowych. Zwłaszcza w inteligentnych miastach i zastosowaniach rolniczych”. Tentzeris przewiduje, że dostarczanie energii jako usługi, będzie kolejną dużą szansą dla branży telekomunikacyjnej. W podobny sposób jak dane, które wyprzedziły usługi głosowe, jako główne źródło przychodów operatorów telekomunikacyjnych.
Do tej pory, ze względu na ograniczenia prawne dotyczące emisji, mało prawdopodobne było komercyjne zastosowanie bezprzewodowego przesyłania energii. Jimmy Hester mówi, że „wraz z pojawieniem się sieci 5G to rozwiązanie może naprawdę zadziałać i już je zademonstrowaliśmy. To niezwykle ekscytujące, że możemy pozbyć się baterii”. O podobnych zagadnieniach pisaliśmy w artykule „Nie pytaj co energetyka może zrobić dla 5G, ale co 5G może zrobić dla branży energetycznej”.
Źródło: Georgia Tech