Projecte de Nikola Tesla i el 5G.

En el moment més àlgid de la seva carrera, el pioner enginyer elèctric Nikola Tesla es va obsessionar amb una idea. Va teoritzar que l’electricitat es podia transmetre sense fils a través de l’aire a llargues distàncies, ja sigui mitjançant una sèrie de torres posicionades estratègicament o saltant a través d’un sistema de globus suspesos.

Les ambicions de Tesla per a un subministrament elèctric global sense fils mai es van realitzar. Però la teoria en si mateixa no es va refutar: simplement hauria requerit una quantitat extraordinària de potencia amb una eficiència molt pobre.

Ara, un article de recerca, comenta que els arquitectes de la xarxa 5G poden haver fet sense voler allò que Tesla no va aconseguir construir a principis del segle XX: una "xarxa elèctrica sense fils" que es podria adaptar per carregar o alimentar petits dispositius incrustats als cotxes, llars, llocs de treball i fàbriques.

Com que el 5G es basa en una densa xarxa de pals i una potent sèrie d'antenes, és possible que la mateixa infraestructura, amb alguns ajustaments, pugui transmetre energia a petits dispositius. Però aquesta transmissió d'energia segueix sense resoldre l’inconvenient clau de les torres de Tesla: la pobre eficiència, el qual, pot ser difícil de justificar donada la urgència de la crisi climàtica.

Xarxes 5G

Fa dècades, es va descobrir que un feix de ràdio molt selectiu pot transmetre energia a distàncies relativament grans sense utilitzar un cable per  fer possible alimentar una càrrega. La mateixa tecnologia s’utilitza ara a la xarxa 5G: l’última generació de tecnologia per emetre connexió a Internet al telèfon, mitjançant ones de ràdio transmeses des d’una antena local.

Aquesta tecnologia 5G té com a objectiu proporcionar un augment de la capacitat  1.000 vegades respecte a l’última generació, el 4G, per permetre connectar fins a un milió d’usuaris per quilòmetre quadrat.

Per donar suport a això, el 5G utilitza una màgia de l’enginyeria i aquesta, es divideix en tres parts: xarxes molt denses amb molts més pals, tecnologia d’antena especials i la inclusió de transmissions d’ona mil·limètrica (mmWave) al costat de bandes més tradicionals.

 

L'últim d'ells, mmWave, fa possible obrir molt més ample de banda a costa de distàncies de transmissió més curtes. Per context, la majoria d’encaminadors WiFi funcionen a la banda de 2 GHz. Si es disposa de l'opció de 5 GHz, es pot observar que les pel·lícules es transmeten de manera més fluida, però cal estar més a prop de l'encaminador perquè funcioni.

Al augmentar encara més la freqüència (com mmWave, que funciona a 30 GHz o més), es poden observar millores encara més grans gràcies a l’amplada de banda, però cal estar més a prop de l’estació base per accedir-hi. És per això que els suports de les bases 5G, estan més densament agrupats que els pals 4G.

Una altre aspecte molt interesant, és afegir moltes més antenes, matrius que van des de 128 i 1.024 en comparació amb un nombre molt més petit (només dos en alguns casos) per al 4G. Les múltiples antenes, permeten que els suport  formin centenars de feixos semblants a com si es tractessin de llapis dirigits a dispositius concrets, per proporcionar internet eficient i fiable als telèfons en moviment.

Aquests són els mateixos elements necessaris per crear una xarxa elèctrica sense fils. L’augment de la densitat de la xarxa és particularment important, ja que obre la possibilitat d’utilitzar bandes mmWave per transmetre diferents ones de ràdio que poden transportar tant connexió a Internet com energia elèctrica.

Experimentant amb potència 5G

Aquest experiments, han estat utilitzant nous tipus d'antena per facilitar la càrrega sense fils. Al laboratori, els investigadors van poder transmetre una potència 5G a una distància relativament curta de poc més de 2 metres, però esperen que una versió futura del seu dispositiu sigui capaç de transmetre 6μW  a una distància de 180 metres.

Per posar-ho en context, els  dispositius d’Internet de les coses (IoT)  habituals, consumeixen uns 5 μW, però només quan estan en mode de hivernació profunda. Per descomptat, els dispositius IoT necessitaran cada vegada menys energia per funcionar a mesura que es desenvolupin algorismes intel·ligents i es desenvolupin sistemes electrònics més eficients, però els 6μW segueixen sent una quantitat de potència molt petita.

Això significa, com a mínim i de moment, que és poc probable que sigui pràctica l’alimentació sense fils 5G  per carregar el telèfon mòbil. Però podria carregar o alimentar dispositius IoT , com ara sensors i alarmes, que s’espera que es generalitzin en el futur.

A les fàbriques, per exemple, és probable que s’utilitzin centenars de sensors IoT per controlar les condicions dels magatzems, per predir fallades a la maquinària o per fer un seguiment del moviment de peces al llarg d’una línia de producció. Poder transmetre energia directament a aquests dispositius IoT afavorirà el pas a pràctiques de fabricació molt més eficients.

Però cal abans superar altres reptes.

Per proporcionar energia sense fils, a les bases 5G, calen uns 31 kW.

Tot i que els científics àmpliament  han debatut sobre les preocupacions sobre si la tecnologia 5G podria causar càncer, aquesta quantitat de potencia que emanen de les antenes podria ser insegura. Un càlcul aproximat, mostra que els usuaris hauran de mantenir-se a una distància mínima de 16 metres de les antenes 5G per complir les normes de seguretat establertes per la Comissió Federal de Comunicacions dels Estats Units.

Dit això, aquesta tecnologia està als seus inicis. Sens dubte, és possible que els enfocaments futurs, com ara una nova antena amb feixos més estrets i orientats, puguin reduir significativament l’energia necessària i malgastada per cada base.

En l'actualitat, el sistema proposat recorda bastant al fictici  Wonkavision de Charlie and the Chocolate Factory de Roald Dahl, que va aconseguir la proesa ficticia per televisió de transmetre productes, però va haver d'utilitzar un enorme bloc de xocolata per produir-ne un de molt més petit a l’altre extrem.

Com que consumirà una gran quantitat d'energia en comparació amb l'energia que subministrarà als dispositius, l'energia sense fils 5G és, de moment, especulativa. Però si l'enginyeria pot trobar maneres més eficients de transmetre electricitat a través de l’aire, pot ser que el somni de Nikola Tesla d’energia sense fils es pugui realitzar, més de 100 anys des que van fallar els seus intents.

Font: The Conversation