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¿Pueden los dispositivos electrónicos recolectar energía por sí mismos?
La utilidad de Internet de las cosas dependerá de pequeños sensores colocados en cualquier lugar para capturar datos sobre el medio ambiente o rastrear productos y personas. Para tener el mayor impacto, dichos sensores deberán funcionar incluso sin estar enchufados o dependiendo de las baterías que deben recargarse o reemplazarse. Es por eso que los ingenieros están desarrollando sensores que pueden funcionar con energía recolectada de fuentes ambientales, como la luz, los cambios de temperatura y las ondas de radio. Aquí hay unos ejemplos.
Investigadores de la Universidad de Washington desarrollaron un nuevo sensor que recolecta energía de cambios graduales de temperatura y podría usarse para detectar problemas como fugas o grietas en edificios.
retrodispersión
Shyam Gollakota de la Universidad de Washington y su equipo han creado una forma de conectar dispositivos a Internet que consume muy poca energía y no requiere baterías. Los dispositivos capturan la energía de radiofrecuencia que nos rodea desde las redes de radio, televisión y telefonía celular. Gollakota y sus colegas no son los primeros en recolectar energía de radiofrecuencia, pero su tecnología va un paso más allá porque también puede facilitar las comunicaciones a través de Wi-Fi, lo que normalmente requeriría mucha más energía de la que se puede capturar de las ondas de radio ambientales. Lo hacen con una tecnología que llaman retrodispersión Wi-Fi. Han desarrollado etiquetas con antenas que alternan entre reflejar y absorber las ondas de radio ambientales. En modo absorbente acumulan poder; en el modo de reflexión, pueden dispersar la energía de radiofrecuencia de manera que un enrutador Wi-Fi cercano pueda detectarla. La etiqueta utiliza menos de 10 microvatios de potencia para comunicarse a través de estos reflejos, en comparación con el vatio de potencia que podría necesitar para transmitir señales Wi-Fi. Hoy, la etiqueta puede comunicarse en un rango de dos metros, pero los investigadores esperan extenderlo a 20 metros. Los investigadores demuestran la tecnología en este video y explicarlo en este papel.
cambio de detección
Otro grupo de investigadores de la Universidad de Washington ha desarrollado un dispositivo de detección que aprovecha los cambios graduales de temperatura en el ambiente. Los sensores podrían monitorear fugas de agua o problemas estructurales en edificios y enviar alertas inalámbricas. La clave para que esta tecnología funcione es un fuelle en forma de acordeón dentro del dispositivo lleno de un gas que se expande o contrae según la temperatura; este movimiento se convierte en electricidad. Los investigadores demostraron que un cambio de temperatura de solo 0,25 °C es suficiente para alimentar un nodo sensor, transmitir datos a un receptor a más de cinco metros de distancia y actualizar una pantalla de tinta electrónica que muestra la temperatura. El sensor se describe en el documento. Alimentación de nodos de sensores inalámbricos con cambios de temperatura ambiente y se muestra en este video.
Antena en chip
Investigadores de Stanford y la Universidad de California, Berkeley, han fabricado una radio autosuficiente del tamaño de una hormiga. Su antena recolecta suficiente energía de una señal entrante para ejecutar el comando incrustado en ella. A un costo de solo unos pocos centavos, estas radios podrían brindar a los ingenieros una forma asequible de conectar casi cualquier tipo de dispositivo a Internet. El chip fue descrito en un papel presentado en el Simposio 2014 sobre circuitos VLSI.
nanogenerador
Los investigadores de Georgia Tech están creando nanogeneradores que pueden recolectar energía de la carga eléctrica producida cuando dos materiales diferentes se frotan entre sí. Esto significa que podría ser posible aprovechar la energía mecánica desperdiciada que proviene del viento, las olas o caminar, dice Zhong Lin Wang, el profesor que dirige la investigación. Los investigadores han demostrado cómo los generadores pueden iluminar hasta 1000 luces LED, pero la esperanza es eventualmente alimentar teléfonos inteligentes o permitir que los sensores se enciendan solos para detectar movimiento, vibraciones, fugas o explosiones. La investigación sobre los generadores se ha descrito en varios documentos, incluido un artículo en Comunicaciones de la naturaleza en marzo que explica cómo el generador puede cargar la electrónica. Lin Wang explica el efecto triboeléctrico producido por dos materiales diferentes en este video.
La comida para llevar:
Eventualmente, podríamos hacer funcionar teléfonos y tabletas con energía ambiental recolectada, después de que dichos dispositivos se vuelvan a trabajar para que requieran mucha menos energía. Pero por ahora, la recolección de energía es prometedora solo para sensores y radios pequeños. Las versiones actuales de los teléfonos celulares y las computadoras portátiles que usamos todos los días requieren órdenes de magnitud más potentes.
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