Carga inductiva: ¿qué tan pronto podemos alimentar nuestro dispositivo móvil de forma completamente inalámbrica, como un punto de acceso Wi-Fi?

En general, el problema es que hay una cantidad increíblemente pequeña de energía disponible de la señal WiFi, porque la salida de potencia típica de un punto de acceso es de alrededor de 100 mW (0.1 W).

Como ilustración, analicemos la potencia disponible a 2 m de distancia de un punto de acceso: la densidad de potencia en una esfera de 2 m alrededor del punto de acceso WiFi será

[matemáticas] P_d = \ frac {P} {4 \ pi r ^ 2} [/ matemáticas], donde r = 2m aquí

[matemáticas] P_d = \ frac {0.1} {(16 \ pi)} [/ matemáticas]

alrededor de 2 mW por metro cuadrado.

Si suponemos que el teléfono móvil tiene un área de 10 x 10 cm (de antena) para recoger esa energía (que probablemente sea generosamente grande):

Área = 0.1 x 0.1 = 0.01 metros cuadrados.

Por lo tanto, la potencia en la antena es 0.01 x 2, o 0.02 mW, si la antena es 100% eficiente.

Tengo una batería de teléfono móvil aquí que tiene una capacidad de 2AH a 3.7V, lo que significa una potencia almacenada de 7.4 WH (Watt Hours). Entonces, ¿cuánto tiempo tomaría reunir tanta energía a través de la antena WiFi que hemos especificado?

tiempo = 7400 (mWH) / 0.02 (mW) = 370,000 horas (es decir, 40 años)

Si pudiera aumentar el punto de acceso hasta 1 kW, entonces el tiempo de carga sería de solo 37 horas, pero probablemente no querría estar tan cerca del transmisor. Sin embargo, si te alejas más, entonces la ley del cuadrado inverso te atrapa (la densidad de potencia cae con [matemática] r ^ 2 [/ matemática]), es decir, a 3 m de distancia, la potencia es ahora un noveno mayor.

Cosechar energía significativa de fuentes de radio ambientales no es realmente una opción práctica.

Para dispositivos IoT, esto puede suceder muy pronto. Un equipo de investigadores de U. Washington presentó en SIGCOMM’13 el diseño de un sistema de comunicaciones alimentado por señales de RF ambientales [1]. Su trabajo recibió el premio al mejor papel. Esto fue seguido por un prototipo que funciona modulando la información del canal de Wi-Fi. Aquí se muestra una breve demostración

En cuanto a cuándo los dispositivos como los teléfonos móviles se alimentarán de forma inalámbrica, creo que aún queda un largo camino por recorrer. Por ejemplo, las pantallas aún consumen energía significativa.

[1] V. Liu et al., “Ambient Backscatter: Wireless Communication Out of Thin Air”, Proc. ACM SIGCOMM, 2013.