Auf dem Höhepunkt seiner Karriere war der wegweisende Elektrotechniker Nikola Tesla von einer Idee besessen. Er vermutete, dass Elektrizität über große Entfernungen drahtlos durch die Luft übertragen werden kann - entweder über eine Reihe strategisch positionierter Türme oder über ein System von schwebenden Ballons.
Dinge lief nicht nach Planund Teslas Ambitionen für eine drahtlose globale Stromversorgung wurden nie verwirklicht. Aber die Theorie selbst wurde nicht widerlegt: Sie hätte einfach eine außerordentliche Menge an Kraft benötigt, von der ein Großteil verschwendet worden wäre.
Jetzt, eine Forschungsarbeit hat vorgeschlagen, dass die Architekten des 5G-Netzwerks möglicherweise unabsichtlich das gebaut haben, was Tesla um die Wende des XNUMX. Jahrhunderts nicht gebaut hat: ein „drahtloses Stromnetz“, das angepasst werden kann, um kleine Geräte zu laden oder mit Strom zu versorgen, die in Autos, Wohnungen, Arbeitsplätzen usw. eingebettet sind. und Fabriken.
Da 5G auf einem dichten Netz von Masten und einer leistungsstarken Antennenserie basiert, ist es möglich, dass dieselbe Infrastruktur mit einigen Verbesserungen die Leistung auf kleine Geräte übertragen kann. Die Übertragung wird jedoch weiterhin unter dem Hauptnachteil der Türme von Tesla leiden: hohe Energieverschwendung, die angesichts der Dringlichkeit der Klimakrise möglicherweise schwer zu rechtfertigen ist.
5G Networks
Vor Jahrzehnten wurde das entdeckt ein eng fokussierter Funkstrahl kann Strom über relativ große Entfernungen übertragen, ohne dass ein Draht zum Tragen der Ladung verwendet wird. Die gleiche Technologie wird jetzt in der verwendet 5G Netzwerk: Die neueste Generation von Technologie zum Übertragen einer Internetverbindung auf Ihr Telefon über Funkwellen, die von einer lokalen Antenne gesendet werden.
Diese 5G-Technologie zielt darauf ab, eine 1,000-fache Kapazitätserhöhung In der letzten Generation von 4G können bis zu einer Million Benutzer pro Quadratkilometer eine Verbindung herstellen. Damit gehören Momente, in denen auf Musikfestivals oder Sportveranstaltungen nach Signalen gesucht wird, der Vergangenheit an.
Um diese Upgrades zu unterstützen, verwendet 5G einige technische Magie, und diese Magie besteht aus drei Teilen: sehr dichten Netzwerken mit viel mehr Masten, spezieller Antennentechnologie und der Einbeziehung von Millimeterwelle (mmWave) Übertragung neben traditionelleren Bändern.
Die letzte davon, mmWave, eröffnet viel mehr Bandbreite auf Kosten kürzerer Übertragungsentfernungen. Für den Kontext arbeiten die meisten WiFi-Router im 2-GHz-Band. Wenn Ihr Router über eine 5-GHz-Option verfügt, haben Sie festgestellt, dass Filme reibungsloser gestreamt werden. Sie müssen sich jedoch näher an Ihrem Router befinden, damit dies funktioniert.
Erhöhen Sie die Frequenz weiter (wie bei mmWave, das mit 30 GHz oder mehr arbeitet), und Sie sehen noch größere Verbesserungen der Bandbreite - Sie müssen jedoch näher an der Basisstation sein, um darauf zugreifen zu können. Deshalb sind 5G-Masten dichter gruppiert als 4G Masten.
Das letzte bisschen Magie besteht darin, viel mehr Antennen hinzuzufügen - zwischen 128 und 1,024 im Vergleich zu einer viel kleineren Anzahl (in einigen Fällen nur zwei) für 4G. Mit mehreren Antennen können Masten Hunderte von bleistiftähnlichen Strahlen bilden, die auf bestimmte Geräte abzielen, und so Ihrem Telefon unterwegs ein effizientes und zuverlässiges Internet bieten.
Dies sind zufällig die gleichen Rohstoffe, die für die Herstellung eines benötigt werden Drahtlose Stromversorgung Gitter. Die erhöhte Netzwerkdichte ist besonders wichtig, da sie die Möglichkeit eröffnet, mmWave-Bänder zur Übertragung verschiedener Funkwellen zu verwenden, die sowohl eine Internetverbindung als auch elektrischen Strom übertragen können.
Experimentieren mit 5G Power
Das Experimente verwendete neue Antennentypen, um das kabellose Laden zu erleichtern. Im Labor konnten die Forscher 5G-Leistung über eine relativ kurze Entfernung von etwas mehr als 2 Metern übertragen. Sie erwarten jedoch, dass eine zukünftige Version ihres Geräts 6 μW (6 Millionstel Watt) in einer Entfernung von 180 Metern übertragen kann XNUMX Meter.
Um dies in einen Zusammenhang zu bringen, verbrauchen gängige IoT-Geräte (Internet of Things) 5μW- aber nur im tiefsten Schlafmodus. Natürlich benötigen IoT-Geräte immer weniger Strom, da clevere Algorithmen und effizientere Elektronik entwickelt werden, aber 6 μW sind immer noch eine sehr kleine Menge an Strom.
Das bedeutet zumindest vorerst, dass eine drahtlose 5G-Stromversorgung für das Aufladen Ihres Mobiltelefons im Laufe Ihres Tages wahrscheinlich nicht praktikabel ist. Aber es könnte aufgeladen oder mit Strom versorgt werden IoT-Geräte, wie Sensoren und Alarme, die sind voraussichtlich weit verbreitet werden in der Zukunft.
In Fabriken beispielsweise werden wahrscheinlich Hunderte von IoT-Sensoren verwendet, um die Bedingungen in Lagern zu überwachen, Maschinenausfälle vorherzusagen oder die Bewegung von Teilen entlang einer Produktionslinie zu verfolgen. Die Möglichkeit, Strom direkt auf diese IoT-Geräte zu übertragen, fördert den Übergang zu weitaus effizienteren Herstellungsverfahren.
Kinderkrankheiten
Bis dahin müssen jedoch noch Herausforderungen bewältigt werden. Für die drahtlose Stromversorgung verbrauchen 5G-Masten rund 31 Kilowatt Energie - das entspricht 10 Kesseln, in denen ständig Wasser kocht.
Bedenken, dass die 5G-Technologie Krebs verursachen kann, sind jedoch weit verbreitet von Wissenschaftlern entlarvtDiese von Masten ausgehende Energiemenge könnte unsicher sein. EIN grobe Berechnung schlägt vor, dass Benutzer mindestens 16 Meter von Masten entfernt sein müssen, um die Sicherheit zu gewährleisten Vorschriften von der US Federal Communications Commission festgelegt.
Diese Technologie steckt jedoch noch in den Kinderschuhen. Es ist sicherlich möglich, dass zukünftige Ansätze wie eine neue Antenne mit schmaleren und gezielteren Strahlen die Strahlung erheblich reduzieren könnten Energie von jedem Mast benötigt - und verschwendet.
Gegenwärtig erinnert das vorgeschlagene System eher an das fiktive „Wonkavision”In Roald Dahls Charlie und die Schokoladenfabrik, das das Kunststück vollbrachte, Süßwaren in Fernseher zu strahlen - musste aber einen riesigen Schokoladenblock verwenden, um am anderen Ende einen viel kleineren zu produzieren.
Da es im Vergleich zu den Geräten, die es an Geräte liefert, viel Strom verbraucht, ist die drahtlose 5G-Stromversorgung derzeit spekulativ. Wenn Ingenieure jedoch effizientere Wege finden, um Elektrizität durch die Luft zu strahlen, könnte es durchaus sein, dass Nikola Teslas Traum von drahtloser Energie verwirklicht werden könnte - über 100 Jahre, seit seine Versuche fehlgeschlagen sind.
Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.
Bild-Kredit: Dickenson V. Alley / Wellcome Collection über Wikimedia Commons
Münzsmart. Beste Bitcoin-Börse in Europa
Quelle: https://singularityhub.com/2021/05/23/nikola-tesla-5g-network-could-realize-his-dream-of-wireless-electricity/
