Nikola Tesla: Sieć 5G może spełnić jego marzenie o bezprzewodowej energii elektrycznej

Nikola Tesla

Zdjęcie za pośrednictwem Wallsdesk



Ten artykuł o Nikoli Tesli i bezprzewodowej energii elektrycznej został opublikowany ponownie za zgodą udzieloną przez Rozmowa . Ta treść jest udostępniana tutaj, ponieważ temat może zainteresować czytelników Snopesa, jednak nie reprezentuje pracy weryfikatorów faktów lub redaktorów Snopesa.


U szczytu swojej kariery pionier elektryk Nikola Tesla wpadł w obsesję na punkcie pewnego pomysłu. Teoretyzował, że elektryczność może być przesyłana bezprzewodowo przez powietrze na duże odległości - za pośrednictwem szeregu strategicznie rozmieszczonych wież lub przeskakując przez system zawieszonych balonów.





Rzeczy nie poszło zgodnie z planem , a ambicje Tesli dotyczące bezprzewodowego globalnego zaopatrzenia w energię elektryczną nigdy nie zostały zrealizowane. Ale sama teoria nie została obalona: wymagałaby po prostu niezwykłej mocy, której znaczna część zostałaby zmarnowana.

Teraz, artykuł badawczy zasugerował, że architekci sieci 5G mogli nieświadomie zbudować to, czego Tesli nie udało się zbudować na przełomie XIX i XX wieku: „bezprzewodową sieć energetyczną”, którą można by przystosować do ładowania lub zasilania małych urządzeń wbudowanych w samochody, domy, miejsca pracy i fabryki.



Ponieważ 5G opiera się na gęstej sieci masztów i potężnej serii anten, możliwe jest, że ta sama infrastruktura, z pewnymi poprawkami, może przesyłać moc do małych urządzeń. Ale transmisja nadal będzie cierpieć z powodu kluczowej wady wież Tesli: wysokiego marnotrawstwa energii, które może być trudne do uzasadnienia, biorąc pod uwagę pilność kryzysu klimatycznego.

Sieci 5G

Czarno-białe zdjęcie wieży elektroenergetycznej

Jedna z wież Tesli, sfotografowana w 1904 roku.
Wikimedia

Odkryto to kilkadziesiąt lat temu ściśle zogniskowana wiązka radiowa może przenosić moc na stosunkowo duże odległości bez użycia przewodu do przenoszenia ładunku. Ta sama technologia jest teraz używana w Sieć 5G : technologia najnowszej generacji umożliwiająca przesyłanie połączenia internetowego do telefonu za pomocą fal radiowych przesyłanych z anteny lokalnej.

Ta technologia 5G ma na celu zapewnienie 1000-krotny wzrost wydajności w ciągu ostatniej generacji, 4G, aby umożliwić łączenie się nawet milionowi użytkowników na kilometr kwadratowy - sprawiając, że te chwile poszukiwania sygnału na festiwalach muzycznych lub imprezach sportowych należą już do przeszłości.

Aby wspierać te ulepszenia, 5G wykorzystuje magię inżynieryjną, a ta magia składa się z trzech części: bardzo gęstych sieci z wieloma dodatkowymi masztami, specjalnej technologii anten i włączenia fala milimetrowa (mmWave) obok bardziej tradycyjnych pasm.

Ostatni z nich, mmWave, zapewnia znacznie większą przepustowość kosztem mniejszych odległości transmisji. W kontekście większość routerów WiFi działa w paśmie 2GHz. Jeśli twój router ma opcję 5 GHz, zauważysz, że filmy przesyłają się płynniej - ale musisz być bliżej routera, aby działał.

Zwiększ częstotliwość dalej (jak mmWave, która działa z częstotliwością 30 GHz lub więcej), a zobaczysz jeszcze większą poprawę przepustowości - ale musisz być bliżej stacji bazowej, aby uzyskać do niej dostęp. Właśnie dlatego maszty 5G bardziej gęsto skupione niż maszty 4G.

Moduł antenowy 5G na maszcie

Maszty 5G są gęsto zgrupowane niż ich poprzednicy.
Lisic / Shutterstock

Ostatnią magią jest dodanie znacznie większej liczby anten - od 128 do 1024 w porównaniu do znacznie mniejszej liczby (w niektórych przypadkach tylko dwóch) dla 4G. Dzięki wielu antenom maszty mogą tworzyć setki wiązek przypominających ołówki, które są skierowane na określone urządzenia, zapewniając wydajne i niezawodne połączenie internetowe z telefonem w ruchu.

Tak się składa, że ​​są to te same surowe składniki, które są potrzebne do stworzenia bezprzewodowej sieci energetycznej. Zwiększona gęstość sieci jest szczególnie ważna, ponieważ otwiera możliwość wykorzystania pasm mmWave do przesyłania różnych fal radiowych, które mogą przenosić zarówno połączenie internetowe, jak i energię elektryczną.

Eksperymentowanie z mocą 5G

Plik eksperymenty zastosował nowe typy anten, aby ułatwić ładowanie bezprzewodowe. W laboratorium naukowcom udało się przesyłać moc 5G na stosunkowo niewielką odległość nieco ponad 2 metry, ale spodziewają się, że przyszła wersja ich urządzenia będzie w stanie przesyłać 6 μW (6 milionowych wata) na odległość ok. 180 metrów.

Aby umieścić to w kontekście, popularne urządzenia Internetu rzeczy (IoT) zużywają około 5 μW - ale tylko w najgłębszym trybie uśpienia. Oczywiście urządzenia IoT będą wymagały coraz mniej energii do działania, ponieważ opracowywane są sprytne algorytmy i bardziej wydajna elektronika, ale 6μW to wciąż bardzo mała ilość mocy.

Oznacza to, że przynajmniej na razie jest mało prawdopodobne, aby bezprzewodowe zasilanie 5G było praktyczne do ładowania telefonu komórkowego w ciągu dnia. Ale może ładować lub zasilać Urządzenia IoT , jak czujniki i alarmy, które są oczekuje się, że staną się powszechne w przyszłości.

Na przykład w fabrykach setki czujników IoT będą prawdopodobnie używane do monitorowania warunków w magazynach, przewidywania awarii maszyn lub śledzenia ruchu części wzdłuż linii produkcyjnej. Możliwość przesyłania mocy bezpośrednio do tych urządzeń IoT zachęci do przejścia na znacznie bardziej wydajne praktyki produkcyjne.

Problemy z uzębieniem

Ale do tego czasu będą wyzwania do pokonania. Aby zapewnić zasilanie bezprzewodowe, maszty 5G będą zużywać około 31 kW energii - co odpowiada 10 czajnikom stale wrzącej wody.

Chociaż obawy, że technologia 5G może powodować raka, były szeroko rozpowszechnione obalony przez naukowców taka ilość mocy pochodząca z masztów może być niebezpieczna. ZA zgrubne obliczenia sugeruje, że użytkownicy będą musieli znajdować się w odległości co najmniej 16 metrów od masztów, aby zachować zgodność z zasadami bezpieczeństwa przepisy prawne ustalone przez Federalną Komisję Łączności Stanów Zjednoczonych.

To powiedziawszy, ta technologia jest w powijakach. Jest z pewnością możliwe, że przyszłe rozwiązania, takie jak nowa antena z węższymi i bardziej ukierunkowanymi wiązkami, mogą znacznie zmniejszyć zapotrzebowanie na energię - i marnotrawstwo - przez każdy maszt.

Obecnie proponowany system przypomina raczej fikcyjne „ Wonkavision ”W Charlie and the Chocolate Factory Roalda Dahla, który osiągnął wyczyn promowania słodyczy w telewizorach - ale musiał użyć ogromnego bloku czekolady, aby wyprodukować znacznie mniejszy na drugim końcu.

Ponieważ będzie zużywać dużo energii w porównaniu z energią, którą dostarczy do urządzeń, bezprzewodowa sieć 5G jest obecnie spekulacyjna. Ale jeśli inżynierowie znajdą bardziej wydajne sposoby przesyłania energii elektrycznej w powietrzu, być może uda się zrealizować marzenie Nikoli Tesli o bezprzewodowej mocy - ponad 100 lat od niepowodzenia jego prób.


Elena Gaura , Prodziekan ds. Naukowych, Uniwersytet Coventry i James Peter Brusey , Profesor informatyki, Uniwersytet Coventry

Ten artykuł został opublikowany ponownie z Rozmowa na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł .