Generowanie energii z fal radiowych otwiera drogę do inteligentnych urządzeń bez baterii

Od Wi-Fi po Bluetooth i komunikację mobilną, w naszym bezpośrednim otoczeniu można wykryć dużą liczbę fal radiowych o wysokiej częstotliwości. Można je wykorzystać do zasilania chipów za pomocą prostownicy, urządzenia przełączającego, które przekształca fale elektromagnetyczne w prąd stały.

Jest to jedyny sposób na uruchomienie na przykład chipu RFID, który nie wymaga baterii. Nawet małe transpondery w niektórych ubraniach zimowych wykorzystują tę zasadę, dzięki czemu można namierzyć osoby zasypane pod lawiną.

A w zakresie do -10 dBm, co odpowiada jednej tysięcznej mocy radiowej routera WLAN, obwód ten jest bardzo niezawodny. W zależności od konfiguracji, od 40 do 70 procent energii fali radiowej można przekształcić w prąd stały.

Energia: prawie zero

Problem polega na tym, że jeśli router WLAN nadaje z pełną mocą, tylko jedna 30-tysięczna mocy dotrze do powierzchni takiego chipa w odległości zaledwie jednego metra. Jest to 30 razy słabsze niż byłoby to konieczne w przypadku obecnych chipów.

Zazwyczaj energia fal elektromagnetycznych występujących w naszym bezpośrednim otoczeniu jest nawet o kilka rzędów wielkości niższa.

W tych obszarach występują również niepewności termodynamiczne. Niewielkie warstwy materiału mogą całkowicie blokować promieniowanie, a nawet najmniejsze opory elektryczne sprawiają, że prąd w ogóle nie płynie. Jest to powód, dla którego tylko niecały 1 procent energii może zostać przekształcony poniżej poziomu mocy -20 dBm.

Nakładając na siebie i łącząc w sumie dziesięć nowo opracowanych prostokątów, naukowcom z Uniwersytetu w Singapurze udało się jednak uruchomić standardowy czujnik temperatury.

Jego moc była generowana wyłącznie z niewykorzystanego promieniowania elektromagnetycznego. Było to możliwe tylko dlatego, że nawet poziom mocy -62 dBm jest nadal wystarczający do wygenerowania prądu stałego. Jeśli pomnożymy tę moc przez 150 milionów, otrzymamy radio podobnego do domowego routera. Tak więc, w zakresie od -20 do -62 dBm, prawie 8 procent energii może być wykorzystane do generowania prądu stałego

Wystarczy wtedy znaleźć się w odległości 10, 20 lub nawet 30 metrów od takiego urządzenia - lub jeszcze lepiej, od wielu takich urządzeń. Wówczas możliwe będzie zasilanie wielu czujników, a w przyszłości być może nawet bardziej złożonych urządzeń, bez konieczności stosowania baterii.

Jest jednak mało prawdopodobne, aby było to możliwe na wsi lub nawet na osiedlu mieszkaniowym. Z drugiej strony, w sercu Singapuru jest to całkiem łatwe.