Wi-Fi | Elektřina | Nanotechnologie

Wi-Fi může napájet drobnou elektroniku. Vylepšená rectenna přemění rádiové vlny na použitelnou elektřinu

Úsporná elektronika internetu věcí se možná časem obejde bez napájecích kabelů, baterií a solárních článků, tým vědců z MIT a dalších pracovišť se totiž pochlubil (Nature, PDF) novou technologií antény pro přeměnu rádiových pulzů na stejnosměrný proud.

Princip podobné antény není nikterak nový a už na sklonku 60. let si jej patentovala parta inženýrů z Raytheonu, kteří v nákresech dokonce ukázali bizarní helikoptéru s elektrickými rotory napájenými z pozemních zářičů.

Klepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázek
V roce 1969 publikovala parta inženýrů z Raytheonu bizarní patent s nákresy elektrohelikoptéry, které dodá šťávu silný směrový mikrovlnný vysílač na zemi

Základní rectenna (rectifying antenna – usměrňovací anténa) je vlastně docela primitivní zařízení. Mohla by to být jakákoliv dipólová anténa s rychlou diodou, která bude usměrňovat rádiové pulzy jedním směrem, čímž vyrobí z rádiového signálu stejnosměrný proud.

Pokud bude anténa dostatečně velká a přijímač bude v blízkosti nějakého výkonného vysílače (platilo zejména v minulosti), vyrobená elektrická energie může být dostatečně silná k tomu, aby vykonávala nějakou praktickou práci.

Princip dipólové antény (Autor: Chetvorno, CC0):

Starší rectenny trpěly mnoha neduhy. Například rozsahem frekvencí, které dokázaly měnit na prakticky použitelnou elektrickou energii, nový design z MIT, který do hry zapojil nanomateriál na bázi disulfidu molybdenu (MoS2), jenž tvoří nedílnou složku mnoha maziv, ale dosahuje zajímavých výsledků.

Klepněte pro větší obrázek
Primitivní rádiová rectenna složená z dipólu a usměrňovacího obvodu, který ze střídajících se vln vyrobí stejnosměrný proud.

Výsledkem je zařízení, které dokáže měnit na stejnosměrný proud rádiové frekvence s rozsahem až do 10 GHz, což v praxi znamená, že může na elektrickou energii přeměňovat třeba dostatečně silný signál Wi-Fi s vyzařovacím výkonem 100-150 mW podle regionu.

Dosah Wi-Fi je sice relativně nízký, avšak zejména ve městech září v obrovské pásmové šířce, prakticky na všech dostupných kanálech, je to tedy v podstatě všudypřítomný a trvalý zdroj energie.

Efektivita zatím dosahuje 30-40 procent

Aby byla celá tato legrace k něčemu, musí dosahovat nějaké použitelné transformační efektivity. Zatímco experimentální a obrovské rectenny dosahují efektivity nad 50 %, ale z praktických důvodů si je nestrčíte do obývacího pokoje, ta z MIT dosahuje efektivity okolo 30-40 % dle charakteru záření.

Klepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázek
Vývoj a první testy nové antény pro výrobu elektrické energie z RF šumu

To v praxi znamená, že by taková rectenna dokázala v USA, kde norma umožňuje v případě Wi-Fi vysílací výkon okolo 150 mW, vyrobit možná až 40 mW elektrické energie. Pochopitelně za ideálních podmínek. V evropských podmínkách, kde norma vysílací výkon Wi-Fi omezuje na 100 mW, by byla vyrobená elektrická energie o podstatný díl nižší.

Pár desítek miliwattů bohatě stačí k běhu nejrůznějších čidel a senzorů

Pár desítek miliwattů vám sice mobilní telefon zatím asi moc nedobije, ale s pomocí kondenzátorů a další elektroniky dodá dostatek energie třeba k pohonu úsporných armových mikrokontrolerů a nejrůznějších čidel – tedy právě internetu věcí, který by se tak obešel bez klasického napájení.

A co víc, technologie počítá i s konstrukcí rectenny v podobě rozsáhlejší struktury – sítě, která by třeba mohla být součástí svodidel na dálničních tazích. Na tak obrovské ploše by pak mohl tento systém pohánět třeba čidla na komunikacích a vůbec princip chytré dálnice zítřka.

Jinými slovy, vzduch je plný nevyužité odpadní energie, kterou sami vytváříme, ale doposud jsme ji neuměli efektivně využít. To by se nyní mohlo pomalu začít měnit, projekt z MIT totiž není zdaleka jediný svého druhu.

Na případnou komercializaci si ale přesto ještě počkáme, vědci totiž chtějí zapracovat na efektivitě a ze své rectenny vydolovat ještě více než nějakých 30-40 %.

Diskuze (112) Další článek: Applu klesly příjmy a iPhony se prodávají hůře. Už jich je ale aktivních 900 milionů

Témata článku: Technologie, Věda, USA, Výzkum, Wi-Fi, Elektrárna, Elektřina, Energie, Nanotechnologie, Obnovitelné zdroje, PDF, Elektro, Anténa, Efektivita, REC, Elektrická energie, Drobná elektronika, Nature, Pár desítek, Elektronika, MIT, Rádiová vlna, Stejnosměrný proud, Raytheon


Určitě si přečtěte

Nové názvy, upravený vývoj. Microsoft ukázal, jak teď bude vydávat Windows 10

Nové názvy, upravený vývoj. Microsoft ukázal, jak teď bude vydávat Windows 10

** Podzimní vydání Windows 10 přinese jen minimum novinek ** Aktualizace ponese formální označení 20H2 ** Microsoft mění názvy v programu Windows Insider

Lukáš Václavík | 17

Deset kotev, které i v roce 2020 táhnou Android ke dnu

Deset kotev, které i v roce 2020 táhnou Android ke dnu

** Android existuje skoro 12 let a za tu dobu v mnoha směrech dospěl ** Dnes běží na sedmi z deseti telefonů, ale čemu za to vděčí? ** Našli jsme 10 kotev, které táhnou tento operační systém ke dnu

Karel Kilián | 168

Jak se žije s telefonem bez Googlu: Čerstvé zkušenosti s telefony Honor a Huawei

Jak se žije s telefonem bez Googlu: Čerstvé zkušenosti s telefony Honor a Huawei

** Honor u nás přichází s prvním telefonem bez Google Mobile Services ** Současný stav je lepší než na začátku, ideální ale není ** Zkusili jsme i hack s ručním přidáním služeb Googlu

Tomáš Holčík | 157

Je lepší hrát na PC, či na konzolích? Nebo jsou i jiné možnosti?

Je lepší hrát na PC, či na konzolích? Nebo jsou i jiné možnosti?

** Jaké jsou výhody a nevýhody hraní na počítači? ** Co mají společného a v čem se liší Xbox One, PS4 a Switch? ** Na čem hrát, když nemáte výkonné PC ani konzoli?

Lukáš Václavík | 122

Šmírování kamerami Googlu: Koukněte, co šíleného se objevilo na Street View

Šmírování kamerami Googlu: Koukněte, co šíleného se objevilo na Street View

Google stále fotí celý svět do své služby Street View. A novodobou zábavou je hledat v mapách Googlu vtipné záběry. Podívejte se na výběr nejlepších!

redakce | 3

Apple má šanci definitivně se uzamknout. macOS byl na jeho poměry až příliš otevřený

Apple má šanci definitivně se uzamknout. macOS byl na jeho poměry až příliš otevřený

** Apple, vývojáře i uživatele rozhodně nečekají dva roky prázdnin ** macOS se může uzavřít podobně jako iOS a iPadOS ** Přechod na Arm znamená stopku pro hackintoshe

Lukáš Václavík | 105


Aktuální číslo časopisu Computer

Megatest: nejlepší notebooky do 20 000 Kč

Test 8 levných IP kamer

Jak vybrat bezdrátová sluchátka

Testujeme Android 11