Energia elettrica Wireless... realtà.

 Una startup neozelandese “trasporta l’energia sull’aria” dal 2021.. grazie a Tesla.

Una tecnologia “vecchia” resa commerciabile dall’uso di nuovi materiali. 

Un’antenna trasmette e una rectenna riceve il fascio di onde e lo trasforma in elettricità. 

Tra di esse, una serie di ripetitori che allungano il segnale nell’aria fintanto che sono in grado di vedersi.

In un universo automotive che è sempre più attratto dalla mobilità elettrica, la notizia di una tecnologia funzionante in grado di trasportare l'elettricità senza bisogno di fili ha senza dubbio aspetti affascinanti.  

La startup neozelandese Emrod ci è riuscita: è in grado di fornire elettricità wireless.

L’energia elettrica senza fili è stato uno dei sogni di Nikola Tesla, ma il mancato supporto economico promesso da J.P Morgan e una dinamo bruciata della compagnia elettrica che dava luce alla città di Colorado Springs, nel 1899 misero fine alle sue ambizioni in questo campo.

Due antenne e tanti ripetitori quanti ne servono nel mezzo

Emrod ha invece chiesto aiuto a Powerco, il secondo più grande distributore di energia elettrica della Nuova Zelanda, il quale è stato attratto dalla tecnologia della startup che riesce a trasmettere l’energia elettrica tra due punti qualsiasi che possono essere uniti con dei ripetitori di linea.

 

In realtà, il sistema si serve di un'antenna trasmittente, di ripetitori di segnale, e di una rectenna ricevente. 

La rectenna è un’antenna capace di convertire le microonde in corrente continua. 

Va da sé che l’ipotesi di funzionamento alla base dell’elettricità wireless è che Emrod si serva di (micro)onde elettromagnetiche che vengono convertite in elettricità una volta raggiunta la rectenna di destinazione.

Ad allungare il segnale tra l’antenna e la rectenna ci pensano dei ripetitori di linea che hanno l’aspetto di pannelli quadrati posti su un palo. 

La distanza di trasmissione è limitata solo dalla linea di vista tra ogni ripetitore. 

Fino a quando due ripetitori sono in grado di vedersi, il fascio di onde elettromagnetiche può essere trasmesso. 

Il fascio è nella banda di frequenze ISM (Industrial, Scientific Beam), nella quale sono comprese anche il Wi-Fi e il Bluetooth, per fare un esempio.

Una matrice laser rende sicuro il fascio

Come sistema di sicurezza viene utilizzato un segnale laser a bassa potenza che, se interrotto – per esempio da un uccello o un velivolo – è in grado anche di spegnere immediatamente la trasmissione.
 
Al momento, la tecnologia permette di trasportare solo pochi chilowatt di energia elettrica, ma alla Emrod dicono che il sistema è facilmente scalabile. Il prototipo che sta realizzando per la Powerco è in grado di “trasportare” 2 kW di potenza.

La tecnologia in sé non è completamente nuova. È usata anche per scopi militari. L’innovazione di Emrod è stata nell’uso di materiali che hanno permesso di riconvertire le onde elettromagnetiche in energia elettrica in modo molto più efficiente. 

Un cambiamento che ha reso la tecnologia appetibile per l'uso commerciale.

I ripetitori, dice Emrod, non hanno dispersioni energetiche, o sono quasi nulle. 

Un trasmettitore di un metro quadrato potrebbe inviare circa 10 kW per circa 10 metri, ma un trasmettitore di 40 metri quadrati potrebbe offrire una portata di circa 30 km, che è molto di più di quanto servirebbe per la maggior parte delle applicazioni, che non siano trasmissioni offshore di corrente.

L’efficienza del sistema è limitata quasi soltanto dalla parte trasmissiva, cioè l’antenna sorgente. Se il resto dei componenti, ripetitori compresi, tocca quasi il 100 percento di efficienza, l’antenna di trasmissione che utilizza componenti standard ne ha una del 70 percento. 

Emrod è convinta di alzarla anche attraverso i nuovi studi sulle frequenze di trasmissione, come quelli condotti per il 5G.

Se si interrompe il fascio non si viene "fritti"

Per quanto riguarda la sicurezza, Emrod dice che l'energia viene trasmessa tra due punti, da punto a punto. 

Non c'è alcun onda attorno al fascio, nessuna radiazione e nessun impatto sull’ambiente.

Il laser di sicurezza che determina quando il fascio viene interrotto da un ostacolo non serve tanto a “salvare la vita” di un ipotetico essere vivente che si trovasse ad attraversarlo, quanto a capire se la trasmissione è stata interrotta.

A detta di Emrod, “bisognerebbe soffermarsi un bel po’ nel fascio per ottenere un tenue effetto di riscaldamento, calcolabile nell’aumento di circa 1 grado Celsius.”

Dato che i chilowatt forniti con l’energia wireless sono destinati ad aumentare negli sviluppi dopo il prototipo per Powerco, la preoccupazione è che le differenti potenze in gioco possano anche cambiare l’aumento di temperatura di un corpo che si trovasse ad attraversare il fascio.

Emrod dichiara che conta soprattutto la potenza che si fornisce per metro quadrato, ma che i “livelli di densità” resteranno comunque piuttosto bassi, visto che verranno usate frequenze nella banda ISM.

Nel caso di un fascio ostacolato, dall’altro capo della rete wireless non ci sarà un blackout totale. Un oggetto transitorio non avrebbe la funzione di un interruttore “on/off”. 

Servirebbe qualcosa che vada a occupare l’intero fascio, come un elicottero che sosti in aria. Inoltre, potrebbero essere previste batterie “tampone” per applicazioni sensibili come le forniture di energia elettrica per scenari di tipo medico. Il sistema funziona anche con la nebbia, la pioggia o se il fascio incontra polvere o pulviscolo.

L'elettricità wireless è un'elettricità più "agile"

È chiaro che il sistema di energia elettrica wireless sviluppato da Emrod è solo agli inizi, ma avere un’agilità elettrica di questo tipo, che può anche servire per raggiungere luoghi di emergenza con un veicolo che trasporta un ripetitore, è affascinante se considerata anche nel settore automotive elettrico.

Se mettersi a pensare a veicoli elettrici in grado di essere ricaricati senza fili appare effettivamente prematuro, è interessante pensare a stazioni di carica senza collegamenti in rame.

Per esempio, le installazioni di ricarica casalinghe potrebbero essere realizzate tenendo conto di posizionamenti che non dovranno per forza considerare scavi o canalizzazioni fisiche.

Oppure, in luoghi turistici o in posti dedicati a eventi particolari potrebbero essere installate stazioni di ricarica alla bisogna che possano accogliere con più facilità i veicoli elettrici in sosta.