Електричество от въздуха: идва ли краят на батериите?

Технология за преобразуване на електромагнитните вълни, които са навсякъде във въздуха, в електрически енергия ще намали зависимостта ни от батериите (снимка: CC0 Public Domain)

Учени разработват нова технология, която черпи електричество буквално от нищото. Акумулаторите и батериите може да останат в миналото, ако технологията бъде комерсиализирана.

Новата разработка на екип от Националния университет на Сингапур (NUS) прави възможно получаване на енергия от радиовълни, които винаги присъстват в околната среда. Тя може да замени батериите, но на сегашния етап на развитие не генерира големи количества енергия, така че може да се използва само в устройства с ниска мощност.

Електричество от въздуха

Учените са успели да трансформират обикновените електромагнитни вълни в енергия, която се разпространява навсякъде под формата на радиосигнали, отбелязва Tom’s Hardware в публикация за революционната технология.

Трансформаторните модули, разработени от изследователите, преобразуват радиочестотни сигнали, включително от Wi-Fi, в постоянно напрежение. Генерираната енергия е достатъчна за работа на устройства с ниска мощност, така че технологията може да направи излишни батериите за еднократна употреба.

Според експертите, новата разработка ще намери приложение в отдалечени кътчета на планетата, където има радиосигнали, но няма постоянен достъп до електричество, както и до безкрайни запаси от батерии и акумулатори.

Не всички честоти са подходящи

Технологията позволява извличане на енергия само от нискочестотни радиосигнали. Един от авторите на изследването, професор Ян Хюнсу от NUS, казва: „Ние оптимизирахме синхронните токоизправители, за да работят при ниски нива на радиочестотна мощност в околната среда, и интегрирахме набор от такива токоизправители в модул за събиране на енергия за захранване на светодиод и търговски сензор при RF мощност по-малка от -20 dBm”.

Технологията има ограничения, дължащи се на класическите токоизправители, които се използват в момента. Според професор Ян Хюнсу, диодната технология на Шотки е останала непроменена от десетилетия, поради термодинамични ограничения при ниска мощност. Проектирането на токоизправител, необходим за безжичен модул за събиране на енергия, е значително предизвикателство.

Решението, според експертите, е наномащабен синхронен токоизправител (SR), който може да осигури по-добро преобразуване на безжични сигнали в постоянно напрежение. Това ще позволи на SR да работи с радиочестоти между -62 и -20 dBm в околната среда.

Според изследователите, възможно е да се разработи интегриран копланарен SR, базиран на дължина на вълната, който има по-голяма чувствителност към нулево отклонение, като същевременно предлага по-висока ефективност. Учените вече работят в тази посока.

Партньорство Европа-Азия

Учените от Сингапур не разработват сами новата технология, която има потенциал да намали значително използването на източници на електроенергия за еднократна употреба. Те си сътрудничат с колеги от университета Тохоку в Япония и университета на Месина в Италия.

В статия, посветена на разработката, авторите твърдят, че технологията ще помогне за намаляване на зависимостта на цивилизацията от батериите. Те споменават също за възможно намаляване на натоварването върху природата и удължаване на експлоатационния живот на устройства с малки батерии, които се разграждат с времето.

Авторите на разработката смятат, че тяхното творение може да се използва в устройства за интернет на нещата (IoT), както и в устройства, където не е предвидена смяна на батерията.

Новото е забравено старо

Различни технологии за събиране на енергия от радиочестоти (Radio Frequency Energy Harvesting, RF-EH) са изследвани и досега от учените, като техните открития и резултати от експериментите също са публикувани. Така че тандемът от специалисти от Сингапур, Япония и Италия не е пионер в това отношение. Проведените по-рано изследвания обаче все още не са се превърнали в работеща технология.

От публикациите става ясно, че дори честотите на клетъчните мрежи са подходящи за събиране на енергия, включително мрежите от четвърто поколение LTE или 4G. Wi-Fi мрежите, които са разпространени плътно по целия свят, също са подходящи за събиране на енергия.

Разработката на европейските и азиатските учени е на ранен етап, те не дават времева рамка за комерсиализация на технологията. Но несъмнено устройство, което може да преобразува радиосигнали в електричество, ще намери приложение за търговски, научни, медицински и лични цели.

Светът като цяло все още не е готов да се откаже от батериите. Но непрекъснато се разработват нови типове батерии, които не съдържат литий и са много по-безопасни за хората, тъй като не експлодират или горят, а също щадят околната среда. По-рано тази година, например, се появи информация за за натриево-йонни батерии, които могат да се зареждат само за няколко минути.