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| Unos investigadores crearon un nuevo sistema que utiliza la luz infrarroja para transferir con seguridad altos niveles de energía a distancias de hasta 30 metros. Crédito: (Charles O'Rear/Corbis Documentary/Getty Images) |
La demanda de sistemas inalámbricos de transferencia de energía está aumentando con las crecientes necesidades de aparatos electrónicos portátiles, dispositivos del internet de las cosas, carga de vehículos eléctricos y teléfonos móviles inteligentes. Además, la llegada de la comunicación móvil 5G, que consume grandes cantidades de energía, está derivando en la demanda de técnicas de transferencia de energía inalámbrica de largo alcance, bajo coste y baja latencia.
Los investigadores de la Universidad de Sejong, en Corea del Sur, han desarrollado un nuevo sistema de carga inalámbrica por láser que utiliza luz infrarroja para transferir con seguridad altos niveles de energía a distancias de hasta 30 metros. Este tipo de sistema óptico de transferencia de energía inalámbrica de largo alcance podría permitir la transmisión de energía en tiempo real a receptores fijos y móviles.
Se han estudiado varias técnicas para la transferencia de energía inalámbrica de largo alcance. Sin embargo, ha sido difícil enviar con seguridad suficiente energía a distancias de un metro. Para superar este reto, los investigadores optimizaron un método llamado carga láser distribuida, que recientemente ha ganado más atención para esta aplicación porque proporciona una iluminación segura de alta potencia con menos pérdida de luz.
El nuevo sistema de carga inalámbrica por láser consta de dos partes principales: un transmisor que puede instalarse en una habitación y un receptor que podría incorporarse a los dispositivos electrónicos. Cuando el transmisor y el receptor están dentro de una línea de visión, se forma una cavidad láser entre ellos sobre el aire, o el espacio libre, que permite al sistema suministrar energía basada en la luz. Si algún obstáculo corta la línea de visión entre el transmisor y el receptor, el sistema pasa automáticamente a un modo seguro de suministro de energía en el aire.
El transmisor es una fuente de energía óptica que utiliza un amplificador de fibra dopada con erbio, que produce un haz de luz infrarroja con una longitud de onda central de 1550 nm. La unidad receptora incluye un retrorreflector, una célula fotovoltaica que convierte la señal óptica en energía eléctrica y un LED que se ilumina cuando se suministra energía. Este receptor, de unos 10 por 10 milímetros, podría integrarse fácilmente en dispositivos y sensores.
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| El nuevo sistema incluye un transmisor que consiste en una fuente de potencia óptica con amplificador de fibra dopada con erbio y un receptor con un retrorreflector de lente esférica que ayuda a aumentar el rendimiento. Crédito: Jinyong Ha, Universidad de Sejong |
Los resultados del laboratorio demostraron que un sistema de transferencia de energía óptica inalámbrica de un solo canal podía proporcionar una potencia óptica de 400 mW a distancias de hasta 30 metros. La fotovoltaica convertía esta potencia en energía eléctrica de 85 mW. Esta potencia es suficiente para alimentar pequeños sensores y, con un mayor desarrollo, podría aumentarse hasta los niveles necesarios para cargar dispositivos móviles.
Los investigadores también demostraron que el sistema pasaba automáticamente a un modo seguro de transferencia de energía cuando la línea de visión era interrumpida por una mano humana. En este modo, el transmisor producía una luz de muy baja intensidad que no suponía ningún riesgo para las personas.
"Utilizar el sistema de carga por láser para sustituir los cables de alimentación en las fábricas podría ahorrar costes de mantenimiento y sustitución", afirma el director del equipo de investigación, Jinyong Ha, de la Universidad de Sejong (Corea del Sur). "Esto podría ser especialmente útil en entornos difíciles donde las conexiones eléctricas pueden causar interferencias o suponer un riesgo de incendio".
Ahora el equipo de investigación está trabajando para que el sistema sea más práctico. Por ejemplo, se podría aumentar la eficiencia de la célula fotovoltaica para convertir mejor la luz en energía eléctrica. Los investigadores también planean desarrollar una forma de utilizar el sistema para cargar varios receptores simultáneamente.
Fuentes, créditos y referencias:
Fuente: Optica