Ammettiamolo: i cavi elettrici sono antiestetici e sono vere e proprie trappole per la polvere. PC, televisori e lettori di musica stanno diventando ogni anno più piccoli, ma il "nido di vipere" in un angolo di ogni stanza rimane un ostacolo e un pugno nell'occhio di ogni casa.
Poi c'è l'inconveniente della ricarica di telefoni cellulari, lettori MP3 e PDA. Di certo si è soggetti ad una fatica minore, però, è facile dimenticare di ricaricare le batterie e trovarsi, proprio nel momento del bisogno, senza la possibilità di disporre del proprio telefono. Non sarebbe più semplice avere un sistema di trasporto dell'energia libero da cavi e disponibile ovunque e in qualsiasi momento? Già oggi la comunicazione wireless è disponibile quasi a tutti, e oramai ci rendiamo conto di quanto sia cambiato il nostro modo di comunicare. Teniamo presente inoltre che i sistemi wireless altro non sono che meccanismi di trasporto dell'energia, anche se di piccola entità.
Ed è proprio qui il punto...alimentare un televisore o un computer in wireless richiederebbe un'efficienza di trasporto dell'energia molto più elevato. Per tale ragione ci scontriamo ancora con limiti tecnici forse, però, non più insormontabili.
I colossi dell'elettronica di largo consumo come ad esempio Sony e Intel stanno investendo sforzi considerevoli nella realizzazione di sistemi di trasporto dell'energia via etere....e in alcuni casi hanno già dimostrato la reale fattibilità alimentando televisori, computer e telefoni cellulari.
Stiamo dunque per dire davvero addio ai vecchi cavi di alimentazione?
L'idea di trasferire l'energia elettrica senza fili è vecchia quasi quanto la produzione dell' elettricità stessa. All'inizio del 20 ° secolo, Nikola Tesla propose di utilizzare enormi bobine per trasmettere energia elettrica attraverso la troposfera. Iniziò anche a costruire Wardenclyffe Tower a Long Island, New York, un'enorme torre per le telecomunicazioni, che avrebbe forse dimostrato la possibilità della trasmissione di energia senza fili. La storia racconta che i suoi finanziatori ad un certo punto hanno smesso di erogare fondi, quasi certamente per il timore di non riuscire ad assicurarsi il modo di farsi pagare dagli utenti l'energia elettrica ad essi erogata.
Test sperimentali sulla trasmissione wireless dell'energia furono effettuati ancora nel 1960, con una dimostrazione di un elicottero in miniatura alimentato mediante microonde inviate da terra. Alcuni hanno persino suggerito che un giorno si potrebbero alimentare i viaggi spaziali inviando la potenza necessaria attraverso raggi laser inviati dalla Terra (New Scientist, 17 febbraio 1996, p. 28). Inversamente, uno studio teorico del 2007 ha esplorato la possibilità di inviare energia da satelliti orbitanti nello spazio direttamente sulla Terra (New Scientist, 24 novembre 2007, p 42).
Nonostante la trasmissione di energia elettrica senza fili implicchi costose infrastrutture e forti preoccupazioni per la sicurezza, visto che si ha a che fare con microonde ad alta potenza, l'idea è stata accolta con grande entusiasmo.
Certamente passerà molto tempo prima di vedere realizzato il sogno di alimentare qualsiasi cosa senza l'ausiliso dei cavi di alimentazione, ma l'enorme ritmo di miniaturizzazione di alcuni prodotti, che peraltro richiederanno via via budget di energia sempre più bassi potrebbe permettere una fase intermedia in cui gli attuali sistemi di trasmissione wireless siano capaci di alimentare piccoli gadget elettornici.
Con questo nuovo slancio, ingegneri e imprese start-up hanno colto al volo la sfida, e mentre l'erogazione di energia ad alta potenza resta ancora in una fase di presviluppo pare che altre possibilità emergeranno a breve. L'uso di onde radio per trasmettere energia elettrica è forse la soluzione più ovvia, dato che è possibile in linea di principio utilizzare gli stessi tipi di trasmettitori e ricevitori utilizzati nella comunicazione Wi-Fi. Powercast, con sede a Pittsburgh, in Pennsylvania, ha recentemente utilizzato questa tecnologia per trasmettere microwatt e milliwatt di potenza per almeno 15 metri verso particolari sensori industriali. Ritengono che un approccio simile potrebbe un giorno essere utilizzato per ricaricare piccoli dispositivi come telecomandi, sveglie e persino telefoni cellulari.
Una seconda possibilità, per avere più potenza per dispositivi più dispendiosi (in termini di energia), è quello di sparare un raggio laser infrarosso finemente focalizzato in una cella fotovoltaica, che converte il fascio in energia elettrica. Questo è l'approccio adottato da PowerBeam. Finora, però, la sua efficacia è risultata solo tra il 15 e il 30 per cento, mentre sarebbe necessaria maggiore potenza con un conseguente dispendio energetico attualmente sfavorevole.
La tecnologia è stata utilizzata per alimentare lampade wireless, altoparlanti e cornici elettroniche che richiedono meno di 10 watt per funzionare. "Non c'è motivo per cui non si potrebbe in futuro alimentare un computer portatile", dice David Graham, co-fondatore della Powerbeam. A differenza di altre tecniche possibili, un fascio fortemente focalizzato perde energia minima su grandi distanze, conservando la sua efficacia: "Un centinaio di metri non sono un grosso problema."
In realtà molti sono scettici sul fatto che questo sia un metodo pratico per alimentare i dispositivi portatili. Rispetto alla trasmissione WI-FI, ad esempio, il requisito di direzionalità dei fasci laser impedirebbe un uso pratico dei telefoni cellulari quando si è in movimento. Pensate, infatti, alla necessità di far puntare un fascio laser sul proprio telefono quando si cammina tra una stanza e l'altra della propria casa!
La terza possibilità per l'alimentazione wireless è l'induzione magnetica. Questa è di certo l'opzione più interessante per le applicazioni domestiche, che richiedono una certa quantità di Watts. Un campo magnetico fluttuante proveniente da una bobina può indurre una corrente elettrica in un altra bobina posta vicino, che potrebbe essere installata all'interno di un cero numero di dispositivi quali ad esempio spazzolini da denti elettrici e anche alcuni telefoni cellulari. Il problema, tuttavia, è che, mentre l'efficienza risulta molto alta quando l'emettitore e l'ettrodomestico stanno a stretto contatto, essa può scendere a zero, anche a pochi millimetri di distanza.
E' stato dimostrato da tempo che tale trasferimento di energia migliora enormemente se i due oggetti risuonano alla stessa frequenza - proprio come una cantante lirica che può rompere un bicchiere se emette la giusta tonalità. Aristeidis Karalis e colleghi, del Massachusetts Institute of Technology, si sono domandati se la stessa idea non potrebbe migliorare l'efficienza dell' induzione magnetica a distanze maggiori... e così hanno fatto.
Hanno infatti testato la loro idea nel 2007, con grande successo, trasmettendo circa 60 watt a una distanza di 2 metri, con il 40 per cento di efficienza (Science, vol 317, p 83). Il team ha conseguentemente fondato una società denominata WiTricity per sviluppare l'idea. L'anno scorso, l'azienda ha utilizzato due bobine di 30 centimetri quadrati in tutto, uno nel ricevitore e uno nel trasmettitore, per alimentare una TV da 50 watt a 0,5 metri dalla rete di alimentazione, con un impressionante 70 per cento di efficienza. "In alcuni casi, il miglioramento dell'efficienza, dovuta alla risonanza, può essere più di 100.000 volte quello dell'induzione non risonante", dice Karalis. A differenza dei sistemi laser, un campo magnetico non è concentrato e quindi può passare intorno o attraverso ostacoli tra il trasmettitore e il ricevitore.
Anche le grandi aziende dell' elettronica di consumo si sono interessate al "trasferimento per risonanza". Sony, per esempio, ha dimostrato la possibilità di realizzare una TV senza fili, e Intel sta studiando la stessa tecnologia per una vasta gamma di dispositivi.
Con tutti questi risultati così promettenti, sembra davvero probabile che il trasferimento di energia senza fili possa presto entrare nelle nostre case!
