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, Wi-Fi, Výzkum, Elektřina, Energie, Obnovitelné zdroje, Nanotechnologie, PDF, Elektrárna, Drobná elektronika, Elektrická energie, Rádiová vlna, Nature, Stejnosměrný proud, REC, Pár desítek, Elektronika, Efektivita, MIT, Anténa


Určitě si přečtěte

Pokud Google a Huawei ukončí spolupráci, bude to prý hrozba pro celý svět

Pokud Google a Huawei ukončí spolupráci, bude to prý hrozba pro celý svět

** Huawei chce vlastní OS pro mobily i PC. Mohl by ale uspět na Západě? ** Proti firmě se mezitím postavil i Facebook ** Google ale zároveň varuje před totální blokádou

Jakub Čížek | 65

Jak zpomalit Windows: Tipy na osvědčené brzdy, které vás zastaví v práci

Jak zpomalit Windows: Tipy na osvědčené brzdy, které vás zastaví v práci

** Hledali jsme činnosti, které zpomalují počítač s Windows ** Chcete mít počítač co nejrychlejší? Dělejte všechno přesně naopak!

Jakub Čížek, Vladislav Kluska | 42



Aktuální číslo časopisu Computer

Velký test Wi-Fi mesh

Nejlepší hodinky pro všechny aktivity

Důležité aplikace na cesty

Jak streamovat video na Twitch