La mayoría de los cepillos de dientes eléctricos se recargan mediante acoplamiento inductivo. Si no eres especialmente ordenado, es probable que tengas cables de alimentación enredados y polvorientos en casa. Incluso habrás tenido que seguir un cable entre el laberinto hasta el enchufe, esperando no desconectar el equivocado. Esta es una desventaja de la electricidad: aunque facilita la vida, genera desorden.
Por ello, los científicos han desarrollado métodos de transmisión inalámbrica de energía para reducir el caos y promover fuentes limpias. Aunque parezca futurista, la idea no es nueva. A finales del siglo XIX y principios del XX, Nikola Tesla propuso teorías de transmisión inalámbrica y demostró el encendido remoto de luces en su laboratorio de Colorado Springs.
El trabajo de Tesla fue pionero, pero no derivó en aplicaciones prácticas inmediatas. Desde entonces, investigadores han creado diversas técnicas para transmitir electricidad sin cables. Algunas son teóricas o prototipos; otras, como las de los cepillos eléctricos, se usan diariamente.
La transmisión inalámbrica es común: las ondas de radio transmiten señales de móviles, TV, radio y WiFi. Sin embargo, usar ondas similares para electricidad sería ineficiente y peligroso.
Por ejemplo, un cepillo expuesto al agua hace riesgoso un cargador cableado. El acoplamiento inductivo resuelve esto. Consulta la siguiente sección para detalles.
Contenido- Acoplamiento inductivo
- Resonancia y potencia inalámbrica
- Energía inalámbrica de larga distancia
Acoplamiento inductivo
La base y el mango del cepillo contienen bobinas que recargan la batería. El acoplamiento inductivo aprovecha los campos magnéticos generados por la corriente en un cable. La corriente crea un campo circular; una bobina lo amplifica según sus espiras.
Una segunda bobina en ese campo induce corriente, como en un transformador. Para un cepillo eléctrico:
- La corriente de la pared fluye por la bobina del cargador (devanado primario), creando un campo magnético.
- Al colocar el cepillo, induce corriente en su bobina (devanado secundario).
- Esta corriente carga la batería.
Sistemas como el tapete Splashpower o Powerdesk usan este principio para cargar múltiples dispositivos con bobinas receptoras.
Un tapete Splashpower recarga varios dispositivos mediante inducción. Una variante reciente extiende el alcance; se explica a continuación.
Resonancia y potencia inalámbrica
El diseño de una trompeta define su frecuencia de resonancia. Los campos magnéticos domésticos son débiles, limitando el alcance. Amplificarlos desperdicia energía.
En 2006, investigadores del MIT, liderados por Marin Soljacic, demostraron transferencia eficiente a metros de distancia usando resonancia.
La resonancia se entiende como en sonido: objetos vibran en su frecuencia natural. Dos trompetas resuenan mutuamente si comparten frecuencia.
En electromagnetismo, bobinas con capacitancia resuenan juntas. La frecuencia depende de inductancia y capacitancia.
El prototipo MIT usa bobina curva y placas capacitivas. Dos bobinas resuenan y transfieren energía por 'túnel' electromagnético si coinciden en frecuencia. Es transferencia no radiativa.
Una bobina puede cargar múltiples dispositivos en rango. En 2007, alimentaron una bombilla a 2 metros [Fuente: PhysOrg]. Podría cargar habitaciones enteras; para distancias mayores, se adaptaría.
Otras ideas incluyen láseres para drones NASA, requiriendo línea de visión.
Energía inalámbrica de larga distancia
El SHARP vuela con microondas terrestres. La inducción es corta distancia; planes mayores usan kilómetros o espacio.
En los 80, Canadá creó el SHARP, un dron que volaba meses a 21 km con microondas terrestres captadas por rectenas.
Rectenas convierten microondas en CC:
- Microondas llegan a dipolos.
- Dipolos transmiten a diodos.
- Diodos rectifican electrones.
- Circuito distribuye energía.
Propuestas como las de David Criswell usan rectenas para energía solar lunar vía microondas: eficiente, limpia, con bajo impacto.
Estaciones terrestres reciben microondas lunares. Prototypes funcionan, pero escalas grandes son teóricas. Con la demanda creciente, la energía inalámbrica será esencial.
Gracias a Josh Senecal por su colaboración.