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08.09.2021 - 08:000

Raccogliere energia wireless sfruttando le reti 5G

Creata un’innovativa carta per la raccolta di microonde che può trasformare i sistemi 5G in reti elettriche senza fili

Un team di ricercatori del laboratorio ATHENA del Georgia Institute of Technology ha realizzato un’antenna rettificatrice stampata in 3D, delle dimensioni di una carta da gioco, in grado di raccogliere energia elettromagnetica dai segnali 5G e utilizzarla per alimentare dispositivi IoT.
L’innovazione, in pratica, sfrutta una rectenna basata su lenti Rotman flessibili in grado di raccogliere onde millimetriche nella banda dei 28 GHz. Questo potrebbe aiutare a eliminare la dipendenza mondiale dalle batterie per caricare i dispositivi, fornendo un’alternativa che utilizza la capacità in eccesso delle reti 5G trasformandole di fatto in reti elettriche wireless.
In generale, le reti 5G sono state progettate per generare comunicazioni incredibilmente veloci e a bassa latenza. Per farlo, sono state adottate frequenze di onde millimetriche e sono state consentite densità di potenza irradiata senza precedenti. «Inconsapevolmente, gli architetti del 5G hanno quindi creato una rete elettrica wireless in grado di alimentare dispositivi a distanze di gran lunga superiori alle capacità di qualsiasi esistente tecnologia», si legge nello studio del team del Georgia Tech, pubblicato sulla rivista Scientific Reports.
Il problema, purtroppo, riguarda l’angolo di copertura. In effetti, come hanno spiegato i ricercatori, sono stati fatti vari tentativi per raccogliere energia elettrica a onde millimetriche, ma in molti casi ciò non è risultato pratico perché la raccolta di potenza a lungo raggio tende a richiedere grandi antenne rettificatrici e più grandi queste diventano, più stretto diventa il loro campo. Per farle funzionare, quindi, bisogna tenere queste antenne puntate appunto verso la fonte di energia delle onde.
Questo problema sembra essere stato risolto dal team del Georgia Tech utilizzando un componente chiamato lente Rotman. Questa lente funziona proprio come una lente ottica, essendo in grado di fornire sei campi visivi simultaneamente in uno schema a forma di ragno.
Aggiungendo una lente Rotman al loro design di antenna rettificatrice, i ricercatori hanno ottenuto un sistema di raccolta di energia stampabile e pieghevole che non dipende dal suo orientamento.
La loro antenna, infatti, riceve potenza da qualsiasi direzione e può attirare 21 volte più potenza di "una controparte di riferimento” offrendo la stessa copertura angolare.
Per ora ovviamente non si tratta di grandi quantità di energia. Il team ha affermato che dovrebbe essere possibile raccogliere circa 6 microwatt a circa 180 metri da un trasmettitore 5G, quantità che però è più che sufficiente per alimentare una serie di piccoli sensori e dispositivi semplicemente raccogliendo energia che altrimenti andrebbe sprecata. E siccome il nuovo design di questa antenna è stampabile, flessibile e funziona bene anche quando è piegata, significa che potrebbe essere utile persino in applicazioni indossabili.
«Il fatto è che il 5G sarà ovunque, specialmente nelle aree urbane. È possibile sostituire milioni, o decine di milioni, di batterie di sensori wireless, in particolare per smart city e applicazioni agricole intelligenti», ha dichiarato Emmanouil Tentzeris, professore di elettronica flessibile presso la Scuola di ingegneria elettrica e informatica del Georgia Tech.

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