5G: las señales de ondas milimétricas podrían alimentar dispositivos IoT autocargables

Una antena impresa en 3D podría convertir las señales 5G de alta frecuencia en una fuente de energía inalámbrica, eliminando la necesidad de baterías en dispositivos IoT de baja potencia, según investigadores de Georgia Tech.

La antena, a la que los investigadores llaman cosechadora de ondas milimétricas, tiene el tamaño aproximado de un naipe y lleva impresos circuitos visibles. Utiliza una tecnología denominada lente de Rotman como guía de ondas para concentrar múltiples haces de radiación electromagnética de ondas milimétricas utilizados en la 5G en un conjunto.

Esta tecnología, inventada en la década de 1960 por el investigador de las Fuerzas Aéreas estadounidenses y del MIT Walter Rotman, era conocida anteriormente como un componente de los sistemas de radar por fases, que permitía ver objetivos en múltiples direcciones sin necesidad de mover el sistema de antenas.

"La gente ya había intentado cosechar energía a altas frecuencias, como 24 o 35 GHz", explica Aline Eid, investigadora principal del laboratorio ATHENA de la Escuela de Ingeniería Eléctrica e Informática de Georgia Tech. El inconveniente de las versiones anteriores era que sólo funcionaban si la lente estaba orientada directamente hacia el transmisor. Eso dificultaba su colocación correcta y excluía su uso si el dispositivo que alimentaba se movía.

También ayuda el hecho de que las señales de onda milimétrica 5G son mucho más densas en energía que las anteriores generaciones de tecnología inalámbrica con licencia, lo que las hace más adecuadas para la recolección de energía.

El diseño del equipo de Georgia Tech funciona más bien como una lente óptica con seis campos de visión simultáneos, gracias a los diferentes ángulos de curvatura en los lados del puerto del haz y de la antena del dispositivo. Esto permite al sistema mapear múltiples señales 5G al mismo tiempo, enfocándolas en la lente y en los rectificadores de potencia para transformar las señales recogidas en energía eléctrica utilizable. El resultado es que el sistema puede generar 21 veces más energía que un sistema no basado en Rotman, a la vez que es relativamente sencillo de producir.

Manos Tentzeris, profesor de la Escuela de Ingeniería Eléctrica e Informática de Georgia Tech, dijo que la próxima omnipresencia del 5G significa que la tecnología basada en la lente de Rotman podría acabar alimentando un gran número de dispositivos del IoT.

"El hecho es que el 5G va a estar en todas partes, especialmente en las zonas urbanas", reconoció. Las antenas podrían ahorrar mucho dinero si los dispositivos IoT no tienen baterías que se agotan y hay que reemplazarlas. "Se pueden sustituir millones, o decenas de millones, de baterías de sensores inalámbricos, sobre todo para aplicaciones de ciudades y agricultura inteligentes".

Sin embargo, el sistema no está exento de inconvenientes. Por un lado, todavía está en fase experimental, sin datos disponibles sobre cuándo podría estar disponible para uso comercial. Por otro lado, todavía tiene un alcance bastante corto: los experimentos se centraron en un alcance de recolección de menos de tres metros, con un máximo teórico de 16.

No obstante, es difícil exagerar las aplicaciones potenciales para el mundo del IoT, que está creciendo rápidamente. Statista predice que en 2025 se utilizarán 5400 millones de dispositivos IoT sólo en Norteamérica, y con un mayor desarrollo del alcance efectivo del sistema de Georgia Tech, y muchos de ellos podrían ser alimentados por señales 5G.