Los ingenieros de Stanford han dado un gran paso para que sea
una realidad recargar los coches eléctricos a medida que avanzan a lo largo de
autopistas futuristas construidas para «repostar» vehículos de forma
inalámbrica.
Aunque ya existen almohadillas de carga inalámbrica para
teléfonos inteligentes, solo funcionan si el teléfono está parado. Para los
automóviles, eso sería tan inconveniente como la práctica actual de enchufarlos
durante una o dos horas en las estaciones de carga.
Hace tres años, el ingeniero eléctrico de Stanford Shanhui
Fan y Sid Assawaworrarit, un estudiante graduado en su laboratorio,
construyeron el primer sistema que podía recargar objetos en movimiento de
forma inalámbrica. Sin embargo, la tecnología era demasiado ineficiente para
ser útil fuera del laboratorio.
Ahora, en Nature Electronics , los dos ingenieros demuestran
una tecnología que algún día podría ampliarse para impulsar un automóvil que
circula por la carretera. El sistema pronto podría hacer que sea práctico
recargar de forma inalámbrica los robots mientras se mueven en los almacenes y
en las plantas de la fábrica, eliminando el tiempo de inactividad y permitiendo
que los robots trabajen casi todo el día.
«Este es un paso significativo hacia un sistema práctico y
eficiente para recargar de forma inalámbrica automóviles y robots, incluso
cuando se mueven a altas velocidades», dijo Fan. “Tendríamos que aumentar la
potencia para recargar un automóvil en movimiento, pero no creo que sea un
obstáculo serio. Para recargar los robots, ya estamos dentro del rango de la
utilidad práctica «.
Los cargadores inalámbricos transmiten electricidad creando
un campo magnético que oscila a una frecuencia que crea una vibración resonante
en bobinas magnéticas en el dispositivo receptor. El problema es que la
frecuencia de resonancia cambia si la distancia entre la fuente y el receptor
cambia incluso una pequeña cantidad.
En su primer avance hace tres años, los investigadores
desarrollaron un cargador inalámbrico que podía transmitir electricidad incluso
cuando cambia la distancia al receptor. Lo hicieron incorporando un
amplificador y una resistencia de retroalimentación que permitieron al sistema
ajustar automáticamente su frecuencia de funcionamiento a medida que cambiaba
la distancia entre el cargador y el objeto en movimiento.
Pero ese sistema inicial no fue lo suficientemente eficiente
como para ser práctico. El amplificador usa tanta electricidad internamente
para producir el efecto de amplificación requerido que el sistema solo
transmitió el 10% de la potencia que fluye a través del sistema.
En su nuevo artículo, los investigadores muestran cómo
aumentar la eficiencia de transmisión inalámbrica del sistema al 92%. La clave,
explicó Assawaworrarit, era reemplazar el amplificador original con un
amplificador de «modo de conmutación» mucho más eficiente. Dichos
amplificadores no son nuevos, pero son delicados y solo producirán
amplificación de alta eficiencia en condiciones muy precisas. Se necesitaron
años de retoques y trabajo teórico adicional para diseñar una configuración de
circuito que funcionara.
El nuevo prototipo de laboratorio puede transmitir de forma
inalámbrica 10 vatios de electricidad a una distancia de dos o tres pies. Fan
dice que no hay obstáculos fundamentales para ampliar un sistema para
transmitir las decenas o cientos de kilovatios que necesitaría un automóvil.
Él dice que el sistema es lo suficientemente rápido como
para reabastecer un automóvil a alta velocidad. La transmisión inalámbrica
tarda solo unos pocos milisegundos, una pequeña fracción del tiempo que le
tomaría a un automóvil moverse a 70 millas por hora para cruzar una zona de
carga de cuatro pies. El único factor limitante, dijo Fan, será lo rápido que
las baterías del automóvil puedan absorber toda la potencia.
Los cargadores inalámbricos no deberían representar un
riesgo para la salud, dijo Assawaworrarit, porque incluso aquellos que son lo
suficientemente potentes para automóviles producirían campos magnéticos que
están dentro de las pautas de seguridad establecidas. De hecho, los campos
magnéticos pueden transmitir electricidad a través de las personas sin que
sientan nada.
Aunque podrían pasar muchos años antes de que los cargadores
inalámbricos se incrusten en las carreteras, las oportunidades para robots e incluso
drones aéreos son más inmediatas. Es mucho menos costoso incrustar cargadores
en pisos o techos que en largos tramos de carretera. Imagine un dron, dice Fan,
que podría volar todo el día bajando de vez en cuando y revoloteando alrededor
de un techo para cargar rápidamente.