Una famosa, iconica immagine del grande inventore Nikola Tesla lo mostra casualmente seduto su una sedia, a gambe incrociate, mentre prende appunti, ignaro della pletora di fulmini artificiali che squarciano l’aria a pochi metri di distanza da lui. Libera trasmissione energia senza fili. Oggi parliamo di questo.
Decenni prima di Emrod, Tesla e l’elettricità erano come una vecchia coppia sposata. I suoi esperimenti in Colorado con la torre Wardenclyffe gli ispirarono una delle proposte più audaci: alimentare il mondo con la trasmissione di energia wireless. L’antenna di Tesla fece notizia con i suoi piani per un “sistema mondiale di energia senza fili” e ottenne un finanziamento da JP Morgan per costruire la prima di numerose enormi torri di trasmissione, e trasmettere energia elettrica senza fili.
E poi più nulla
Finché JP Morgan non si rese conto che Tesla avrebbe voluto mettere a disposizione questa energia wireless in forma del tutto gratuita. La torre di Tesla non puntava solo a un trasferimento di corrente senza fili. Puntava a energia gratis per il pianeta.
A quel punto il sogno dell’energia wireless di Tesla fu soffocato in culla. JP Morgan annullò ulteriori finanziamenti. La torre di Wardenclyffe fu demolita. Alla morte di Tesla, il mistero e i dubbi sulla riuscita della trasmissione di energia wireless fecero il resto. Addio energia elettrica dalla terra.
Nel frattempo un altro inventore, Guglielmo Marconi, perseguì un sogno parallelo e forse anticipato dallo stesso Tesla. Un sogno che ottenne un successo molto maggiore: la trasmissione wireless di informazioni su onde radio. Il mondo di oggi è, ovviamente, inondato di informazioni senza fili, e la parola “wireless” è all’ordine del giorno.
Oggi, se la startup neozelandese Emrod farà buone cose, i sogni di Tesla e Marconi potrebbero fondersi.
L’azienda sta costruendo un sistema per trasmettere energia in modalità wireless su lunghe distanze. All’inizio di questo mese (ne ho parlato qui) Emrod ha ricevuto finanziamenti da Powerco, la seconda più grande utility della Nuova Zelanda, per condurre un test del suo sistema in una centrale elettrica commerciale collegata alla rete.
L’azienda spera di portare energia a comunità lontane dalla rete o di trasmettere energia da fonti rinnovabili remote, come i parchi eolici offshore. Elettricità wireless e verde.
Come funziona l’energia wireless di Emrod
Il sistema è costituito da quattro componenti: una fonte di alimentazione, un’antenna trasmittente, diversi (o più) relè trasmittenti e una rectenna.
Innanzitutto, l’antenna trasmittente trasforma l’elettricità in energia a microonde. Un’onda elettromagnetica proprio come le onde radio di Marconi, solo un po ‘più energetica, e la focalizza in un raggio cilindrico.
Il raggio a microonde viene inviato attraverso una serie di relè fino a quando non colpisce la rectenna, che lo converte di nuovo in elettricità.
E se si becca questo raggio?
Per garantire la sicurezza, Emrod utilizza energia nella banda industriale, scientifica e medica (ISM) e mantiene bassa la densità di potenza. “Non è solo quanta potenza fornisci, ma quanta potenza fornisci per metro quadrato”, dice il fondatore di Emrod, Greg Kushnir. “I livelli di densità che stiamo usando sono relativamente bassi. Al momento, è più o meno l’equivalente di stare fuori a mezzogiorno al sole, circa 1 kW per metro quadrato “.
Ma se funziona come previsto, il raggio non entrerà mai in contatto con nient’altro che aria.
Il raggio si interrompe se incontra ostacoli
Il sistema utilizza una rete di laser che circonda il raggio per rilevare gli ostacoli, come un uccello o una persona, e interrompe automaticamente la trasmissione fino a quando l’ostruzione non si è spostata.
La tecnologia (trasmissione di energia wireless tramite microonde) esiste da decenni. Ma per renderla commercialmente sostenibile, è necessario ridurre al minimo le perdite di energia. Kushnir ha detto che la differenza l’hanno fatta i metamateriali sviluppati negli ultimi anni.
Il vantaggio dei metamateriali
L’azienda utilizza metamateriali per riconvertire in modo più efficiente il raggio di microonde in elettricità. I relè, che sono come “lenti” che estendono il raggio oltre la linea di vista rifocalizzandolo, sono quasi privi di perdite. Secondo Kushnir, la maggior parte delle perdite avviene dall’altra parte, dove l’elettricità viene convertita in energia a microonde. Nel complesso, dice, l’efficienza del sistema è di circa il 70%, che è economicamente sostenibile in alcune aree, quelle a cui punta per ora l’azienda.
Non prevediamo nel prossimo futuro una situazione in cui potremmo dire che tutto il filo di rame può essere sostituito dal wireless. Il sistema avrà livelli di efficienza inferiori. Non si tratta di sostituire l’intera infrastruttura, ma di aumentarla dove ha senso
Greg Kushnir
Un test nel mondo reale
Il prototipo dell’azienda può attualmente inviare pochi watt di energia a una distanza di circa 130 piedi (40 metri). Attualmente Emrod lavora a una versione più grande in grado di trasmettere pochi kilowatt. Il piano è di consegnare il nuovo sistema a Powerco in ottobre, testarlo in laboratorio per alcuni mesi e poi, se tutto va come previsto, provarlo sul campo.
I test mireranno a convalidare quanta energia wireless il sistema può trasmettere, e su quale distanza.
Sebbene il modello attuale sia modesto, Kushnir è certo che migliorerà. “Possiamo utilizzare la stessa identica tecnologia per trasmettere 100 volte più energia wireless su distanze molto più lunghe”, ha detto in un comunicato stampa. “I sistemi che utilizzano la tecnologia Emrod possono trasmettere qualsiasi quantità di corrente”.
Ray Simpkin, Chief scientific officer di Emrod, ha dichiarato che la società sta anche esaminando la possibilità di trasmettere energia attraverso 30 chilometri di acqua dalla terraferma neozelandese all’isola di Stewart. Ha detto che il sistema potrebbe costare fino al 60% di un cavo sottomarino.
In definitiva, la tecnologia può aiutare a fornire energia wireless alle aree rurali o trasmettere energia da parchi eolici offshore. In entrambi i casi è costoso costruire infrastrutture fisiche per alimentare la rete.
In altri casi, ad esempio nei parchi nazionali, una modalità di trasmissione wireless potrebbe avere un impatto minore sull’ambiente e richiedere meno manutenzione. Oppure potrebbe essere utilizzato per fornire energia dopo disastri naturali in cui l’infrastruttura fisica è stata danneggiata.
In definitiva quello di Emrod non è il “sistema wireless mondiale” di Tesla, anche perché avrà un costo.
