Con l’aumento dei dispositivi elettronici, è cresciuta la domanda di sistemi di trasferimento di energia wireless. La necessità di ricaricare i veicoli elettrici e gli smartphone è aumentata in modo significativo. Anche la comunicazione mobile 5G richiede metodi di trasferimento di energia wireless a lungo raggio e a basso costo, con una latenza minima o nulla.
I ricercatori della Sejong University in Corea del Sud hanno sviluppato un nuovo sistema di ricarica laser wireless. Il sistema utilizza la luce a infrarossi per trasferire in sicurezza alti livelli di potenza su distanze fino a 30 metri. Questo tipo di sistema di trasferimento di potenza wireless ottico a lungo raggio potrebbe consentire la trasmissione di potenza in tempo reale a ricevitori fissi e mobili.
Trasmettere energia wireless via laser
La trasmissione di energia wireless a lungo raggio è stata oggetto di numerosi progetti di ricerca, alcuni dei quali compaiono anche sul nostro sito. Tuttavia, è stato difficile trasmettere energia wireless in modo sicuro e stabile per distanze che vadano oltre un metro. Per superare questa difficoltà, gli scienziati hanno perfezionato una tecnica chiamata “ricarica laser distribuita”, che sta guadagnando sempre più attenzione perché consente una copertura sicura ad alta potenza.
Il nuovo sistema di ricarica laser wireless è composto da un trasmettitore e da un ricevitore. Il primo può essere collocato in una stanza, mentre il secondo può essere integrato nei dispositivi elettronici. Quando il trasmettitore e il ricevitore sono in linea di vista, si forma tra loro una cavità laser nell’aria, o nello spazio libero, che consente di trasmettere energia luminosa.
E se c’è un ostacolo che interrompe la linea di vista tra il trasmettitore e il ricevitore? Si becca un raggio laser? Nessun problema. In quel caso, il sistema passa automaticamente ad una sorta di “modalità risparmio” che abbassa la frequenza del laser per non creare alcun danno a persone o cose che si trovano sulla “linea” del raggio.
Come funziona?
Il trasmettitore è una fonte di alimentazione ottica che utilizza un amplificatore in fibra addizionata con una terra rara, l’erbio, e produce un raggio di luce infrarossa con una lunghezza d’onda centrale di 1550 nm. L’unità ricevente include un catadiottro (un sistema ottico passivo), una cella fotovoltaica che converte il segnale ottico in energia elettrica e un LED che si accende quando viene erogata l’alimentazione. Questo piccolo ricevitore, che misura al momento 1 centimetro x 1 centimetro, potrebbe essere facilmente integrato in dispositivi e sensori.
Le prove di laboratorio
I risultati di laboratorio hanno mostrato che un sistema di trasferimento di potenza ottica wireless a canale singolo può fornire una potenza ottica di 400 mW su distanze fino a 30 metri. Il fotovoltaico lo ha convertito in una potenza elettrica di 85 mW. È già una potenza sufficiente per alimentare piccoli sensori e, con un ulteriore sviluppo, potrebbe essere aumentata ai livelli necessari per caricare i dispositivi mobili.
Energia wireless via laser: le possibili applicazioni
“L’uso del sistema di ricarica laser per sostituire i cavi di alimentazione nelle fabbriche potrebbe far risparmiare sui costi di manutenzione e sostituzione”, afferma in una dichiarazione Jinyong Ha, leader del team di ricerca. “Potrebbe essere particolarmente utile in ambienti difficili in cui i collegamenti elettrici possono creare interferenze o pericoli di incendio”.
Il prossimo passo per l’elergia wireless via laser? Rendere il sistema più pratico, aumentare l’efficienza della cella fotovoltaica per convertire meglio la luce in energia elettrica, sviluppare un modo per caricare più ricevitori contemporaneamente.
