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Una bombilla de luz inalámbrica
Los investigadores del MIT han demostrado que es posible alimentar de forma inalámbrica una bombilla de 60 vatios ubicada a unos dos metros de una fuente de alimentación. Usando una configuración notablemente simple, que consiste básicamente en dos bobinas de metal, han demostrado, por primera vez, que es factible enviar de manera eficiente tanta potencia a esa distancia. El experimento allana el camino para cargar baterías de forma inalámbrica en computadoras portátiles, teléfonos móviles y reproductores de música, así como para cortar los cables eléctricos de los electrodomésticos, dice Marin Soljačić , profesor de física en el MIT, quien dirigió el equipo con el profesor de física John Joannopoulos .
Cortando el cordón: Los investigadores del MIT han demostrado que es posible alimentar de forma inalámbrica una bombilla de 60 vatios desde dos metros de distancia. Arriba, una bobina (fondo) crea un campo magnético que puede atravesar una obstrucción. La bobina de primer plano resuena a la frecuencia del campo magnético, recogiendo su energía para alimentar la bombilla.
La investigación, publicada en la edición del 7 de junio de Science Express (la publicación en línea de Ciencias revista), es la demostración experimental de una teoría esbozada el pasado mes de noviembre por el equipo del MIT. (Consulte Carga de baterías sin cables). Confiábamos firmemente en la teoría, dice Soljačić. Y el experimento de hecho confirmó que esto funcionó como se predijo.
La configuración es sencilla, explica Andre Kurs, estudiante de posgrado del MIT y autor principal del artículo. Dos hélices de cobre, con un diámetro de 60 centímetros, están separadas entre sí por una distancia de unos dos metros. Uno está conectado a una fuente de alimentación, efectivamente enchufado a una pared, y el otro está conectado a una bombilla que espera ser encendida. Cuando se enciende la energía de la pared, la electricidad de la primera bobina de metal crea un campo magnético alrededor de esa bobina. La bobina unida a la bombilla capta el campo magnético, que a su vez crea una corriente dentro de la segunda bobina y enciende la bombilla.
Este tipo de transferencia de energía es similar a un fenómeno conocido llamado acoplamiento inductivo magnético, que se utiliza en los transformadores de potencia. Sin embargo, el esquema del MIT es algo diferente porque se basa en algo llamado acoplamiento resonante. Las bobinas del transformador solo pueden transferir energía cuando están a centímetros de distancia, y los campos magnéticos no se afectan entre sí de la misma manera. Para que los investigadores del MIT lograran el rango de dos metros, explica Soljačić, utilizaron bobinas que resuenan a una frecuencia de 10 megahercios. Cuando la corriente eléctrica fluye a través de la primera bobina, produce un campo magnético de 10 megahercios; Dado que la segunda bobina resuena a esta misma frecuencia, puede captar el campo, incluso desde relativamente lejos. Si la segunda bobina resonara a una frecuencia diferente, la energía de la primera bobina se habría ignorado.
El enfoque de los investigadores, dice Soljačić, también hace que la transferencia de energía sea eficiente. Si emitieran energía desde una antena de la misma manera que la información se transmite de forma inalámbrica, la mayor parte de la energía se desperdiciaría ya que se irradia en todas direcciones. De hecho, con el método utilizado para transferir información, sería difícil enviar suficiente energía para que sea útil para alimentar dispositivos. Por el contrario, los investigadores utilizan lo que se conoce como energía no radiativa que está unida cerca de las bobinas. En esta primera demostración, demostraron que el esquema puede transferir energía con una eficiencia del 45 por ciento.
La transferencia de energía inalámbrica es una idea que tiene más de 100 años. En la década de 1890, el físico e ingeniero eléctrico Nikola Tesla propuso emitir electricidad a través del aire. Sin embargo, poco después, los cables eléctricos se convirtieron en el medio comúnmente aceptado para transportar electricidad a través de distancias. Pero con la adopción generalizada de dispositivos pequeños y portátiles con baterías que necesitan recargarse constantemente, la atención de la gente se dirige nuevamente a la energía inalámbrica. De hecho, la startup Powercast , con sede en Ligonier, PA, ha desarrollado, utilizando un enfoque diferente al del equipo del MIT, un sistema de energía inalámbrico que puede transmitir bajos vatajes a una distancia de aproximadamente un metro. Para empezar, la empresa está apuntando a dispositivos con bajo consumo de energía, como sensores, pero espera pasar a dispositivos que consuman más energía en el futuro.
Una preocupación que la gente podría tener, dice Sir John Pendry , profesor de física en el Imperial College de Londres, tiene efectos sobre la salud. Habrá problemas de seguridad, reales o imaginarios, dice. Después de todo, el poder tiene que atravesar el espacio de una forma u otra, y atravesar cualquier cuerpo que se interponga en su camino. El equipo [MIT] ha minimizado este problema asegurándose de que la energía se encuentra principalmente en la forma de un campo magnético, una forma de energía a la que el cuerpo es casi completamente insensible.
Según los cálculos, Soljačić cree que el esquema es seguro, incluso para personas con dispositivos médicos implantados, como marcapasos. Aunque los investigadores no han realizado un estudio detallado para probar cómo el sistema interfiere con los marcapasos, Soljačić dice que no esperan que interactúe fuertemente con objetos que no resuenan en las mismas frecuencias que se utilizan para transferir energía.
En este punto, el equipo ha solicitado una serie de patentes y está planeando comercializar la tecnología, aunque los investigadores esperan que puedan pasar algunos años antes de que los dispositivos con tales sistemas de energía inalámbricos lleguen a los consumidores. Mientras tanto, el equipo está explorando diferentes materiales y geometrías de bobina alternativas para tratar de extender el rango y aumentar la potencia.