Энергия из воздуха: energy-harvesting systems
В будущем модули сотовой связи будут включены в любое окружающее нас устройство и даже обычные предметы: вся бытовая техника, двери, окна, столы, водопроводный кран – всё что придёт в голову. Такова концепция развития мобильной связи, к которой, судя по текущим тенденциям, мы идём достаточно уверенно.
Но только представьте себе, что для каждого такого умного устройства потребуется периодически менять батарейки или подзаряжать их? Уже в сетях пятого поколения планируется продлить работу малоактивных устройств до нескольких лет на одном заряде. С другой стороны, вокруг каждого из нас таких устройств будут десятки или даже сотни. Уследить за подзарядкой каждого из них сможет разве что какой-нибудь робот.
Поэтому учёные уже много лет думают: как бы сделать так, чтобы электронные устройства вообще не нужно было бы заряжать, то есть чтобы они работали вечно. Такие системы называются energy-harvesting – (от англ.) собирающие энергию.
Фантастика? Конечно же нет. Взять хотя бы знакомые всем солнечные батарейки, которые встраивают в калькуляторы уже несколько десятилетий.
По аналогии можно было бы использовать, например, энергию ветра или тепло. Но все эти внешние источники энергии очень непостоянные. Полагаться на них для работы значимых датчиков, счётчиков, сигнализаций нельзя.
Но есть ещё один рукотворный источник энергии, имеющий достаточно высокое постоянство по времени и доступный практически везде. Речь идёт про радиоволны, в том числе от систем сотовой связи.
Да, кроме как передача информации, радиоволны точно также переносят энергию источника. Не пугайтесь сравнения, но те же микроволновки разогревают еду, то есть передают энергию еде с помощью радиоволн близких по частоте к системам сотовой связи.
Но разница в энергии между микроволновкой и энергией на приёмнике смартфона составляет миллионы или даже миллиарды раз. Поэтому энергия сигнала сотовой связи совсем не опасна для человека и точно также как и практически бесполезна для питания каких-то устройств.
Почти. Если говорить о привычных нам ноутбуках, смартфонах, планшетах и т.п. – так оно есть. Но вот датчики и счётчики – требуют микроскопических долей энергии для редкого обмена данными. У них нет сложных процессоров, экранов и систем хранения данных требующих энергоснабжения сопоставимого с персональными устройствами.
Единственное, что им требуется для воплощения этой идеи – это приёмник энергии, который у них уже есть для обмена данными с сотовой сетью – это антенна, а также элемент питания для накопления энергии, которым может быть не обязательно батарейка, а просто конденсатор.
Таким образом, получается устройство почти без удорожания и усложнения, но способное работать фактически вечно. Хотя пока это лишь теория. Но идея energy-harvesting всё чаще упоминается в будущих планах и я уверен, что уже через несколько лет мы увидим первые такие устройства.