E-Life
15 ogledov

5G bi končno lahko uresničila Tesline sanje o brezžični elektriki

elektrika
1/3
Saša Despot
Zaenkrat se zdi, da brezžični prenos električne energije s tehnologijami pete generacije mobilne tehnologije (5G) verjetno ne bo praktičen za polnjenje mobilnega telefona čez dan. Lahko pa bo že kmalu polnila ali napajala naprave interneta stvari, kot so senzorji in alarmi, ki bodo v prihodnosti zelo pogost del našega življenja.

Na vrhuncu kariere je ekscentričnega, enigmatičnega, predvsem pa nadvse briljantnega znanstvenika Nikolo Tesla obsedla ena sama ideja. Bil je namreč trdno prepričan, da z nizom strateško postavljenih stolpov ali s skoki po sistemu visečih balonov lahko električno energijo prenašamo brezžično in to na velike razdalje. A stvari nikakor niso hotele iti po njegovih načrtih in Tesline ambicije o brezžični globalni oskrbi z električno energijo se (še) niso uresničile. Čeprav teorija ni bila nikoli ovržena, bi za takšen podvig potrebovali izjemno količino elektrike, »na poti« pa bi se velik del le-te izgubil.  

A najnovejše raziskave kažejo, da so arhitekti omrežja 5G nehote zgradili prav to, kar Tesli ni uspelo na prelomu dvajsetega stoletja - brezžično električno omrežje, ki bi ga lahko z manjšimi prilagoditvami uporabili tudi za polnjenje ali napajanje majhnih naprav, vgrajenih v avtomobile, domove, delovna mesta in tovarne.  

Omrežje 5G 

Pred desetletji so znanstveniki odkrili, da lahko ozko in natančno usmerjen radijski žarek prenaša energijo na sorazmerno velike razdalje, ne da bi pri tem za prenos naboja potreboval žico. In prav ta tehnologija se danes uporablja v omrežju 5G, najnovejši generaciji mobilne tehnologije za prenos internetne povezave na vaš telefon prek radijskih valov, ki jih oddajajo lokalne antene.  

Namen 5G je tako zagotoviti 1000-kratno večjo zmogljivost prenosov v primerjavi s sedanjo generacijo mobilnih omrežij 4G. Kar omogoča povezovanje celo do milijona uporabnikov na kvadratni kilometer, zaradi česar bo med drugim tudi iskanje signala na glasbenih festivalih ali športnih prireditvah, ko se nam minute vlečejo v neskončnost, končno preteklost.  

elektrika | Avtor: Profimedia Profimedia

​​​​​​Trije inženirski »triki«

A za podporo tem nadgradnjam 5G uporablja nekaj inženirskih »trikov«, sestavljenih iz treh delov: zelo gostega omrežja, posebne antenske tehnologije ter uporabe milimetrskega valovanja (mm valovi) ob bolj tradicionalnih pasovih. Kar odpira veliko večjo pasovno širino na račun krajših prenosnih razdalj.  

Večina usmerjevalnikov WiFi deluje namreč v pasu 2 GHz in če lahko vaš usmerjevalnik uporabljate v 5 GHz boste takoj opazili, da filmi tečejo bolj gladko, vendar morate za to biti bližje usmerjevalniku, da le-ta lahko deluje. Zdaj pa frekvenco (na primer mm valovi, ki deluje pri 30 GHz ali več) še dodatno razširite in videli boste še večje izboljšave pasovne širine, vendar morate biti za dostop še bližje bazni postaji. Zato so oddajniki 5G tudi postavljeni bolj gosto kot pri 4G. 

In zadnji del čarovnije? Veliko več anten v primerjavi s 4G, ki tvorijo stotine svinčnikom podobnih žarkov, usmerjenih v naše vklopljene naprave ter jim tako zagotavljajo učinkovit in zanesljiv dostop do interneta tudi, ko smo na poti.  

Prav to pa so komponente, ki jih potrebujemo za ustvarjanje brezžičnega električnega omrežja. Povečana gostota omrežja je v tem primeru še posebej pomembna, saj odpira možnost prenosa različnih radijskih valov tako za internetno povezavo kot električno energijo.

Kako daleč so današnje raziskave? 

Da bi pospešili in olajšali brezžično polnjenje naprav z električno energijo, so raziskovalci v poskusih uporabili nove vrste anten. Kljub vsemu so v laboratoriju lahko moč 5G do zdaj prenašali »le« na relativno kratki razdalji, nekaj več kot 2 metra. Vendar pričakujejo, da bo že prihodnja različica anten sposobna oddajati 6 μW (6 milijonink vata) na razdaljo 180 metrov. 

Za boljšo predstavo - trenutne naprave interneta stvari (IoT) ob mirovanju porabijo približno 5 μW, seveda pa bodo tudi te vse pogosteje zahtevale manj energije za svoje delovanje. Pametni algoritmi in učinkovitejša elektronika se namreč že razvijajo, vendar je 6 μW kljub vsemu zelo majhna količina energije.

To (vsaj zaenkrat) pomeni, da brezžičen prenos energije s 5G verjetno ne bo praktičen za polnjenje mobilnega telefona čez dan. Lahko pa polni ali napaja naprave interneta stvari, kot so senzorji in alarmi, ki bodo v prihodnosti zelo pogosti del vsakdanjega življenja. V tovarnah se bo na primer na stotine senzorjev interneta stvari verjetno uporabljalo za spremljanje razmer v skladiščih, za napovedovanje in preprečevanje okvar strojev ali za sledenje gibanja delov vzdolž proizvodne linije. Možnost prenosa energije neposredno na te naprave IoT pa bo spodbudila prehod na veliko učinkovitejše proizvodne prakse. 

Ker porabi veliko energije v primerjavi z močjo, ki bi jo dala napravam, je brezžični prenos električne energije s 5G zaenkrat špekulacija. Toda, če bodo inženirji našli učinkovitejše načine, bi se končno lahko uresničile Tesline sanje o brezžični energiji. In to šele več kot 100 let po tem, ko so njegovi poskusi propadli.  

 
Komentarjev 0
Napišite prvi komentar!

Za komentiranje je potrebna prijava/registracija. Če nimate uporabniškega računa, izberite enega od ponujenih načinov in se registrirajte v nekaj hitrih korakih.