Чи можна живити розумний будинок від радіохвиль навколишнього середовища?

На виставці CES ми бачили, як Samsung демонстрував пульт дистанційного керування телевізором, який живиться від сусідніх бездротових хвиль, усуваючи необхідність навіть мати батарею. Хоча наш власний аудіо/відео редактор Філ Нікінсон скептично ставиться до цієї перспективи, я більше сподіваюсь на широкі наслідки.

• Як би ми використовували бездротове збирання енергії?
• Так чому ми ще не там?

Якщо Samsung застосує цю технологію в масштабах і включить цей пульт дистанційного керування в усі свої телевізори з цього моменту, відбудеться помітне скорочення кількості батарей, які потрібно буде виготовляти. Це в кінцевому рахунку хороша новина для планети, і, ймовірно, заощадить кожному кілька доларів. Кількість енергії, заощадженої від зарядки цих батарей, буде досить мінімальною, враховуючи, що телевізійні пульти дистанційного керування спочатку не використовують багато соку. Тим не менш, чи достатньо невидимої енергії в повітрі, щоб підтримувати роботу інших пристроїв розумного будинку з низьким попитом?

Зрештою, нас накриває все більше і більше сфер електромагнітних хвиль, що перекриваються, включаючи Wi-Fi, стільниковий зв’язок, FM і телебачення. Наші пристрої також стають все більш енергоефективними. Якщо ми використовуємо всю цю енергію для випромінювання сигналів, можливо, ми зможемо повернути частину енергії, зловивши її на іншому боці. Ідея не нова. Нікола Тесла мріяв про можливість живити цілі міста за допомогою бездротової передачі енергії. Сьогодні ми ще не наблизилися до цього, але вже маємо компанії, що виробляють електроніку без батарей завдяки новим технологіям у цій галузі.

• Google розгортає підтримку Matter для Nest та Android
• Ikea та Sonos співпрацюють над новою підлоговою колонкою Symfonisk
• Як розумне управління водою може захистити від пошкоджень і заощадити гроші

Як би ми використовували бездротове збирання енергії?

Чим далі ви знаходитесь від джерела передачі, тим менше енергії потрібно збирати. Потужність, яку ми можемо отримати при повсякденному рівні сигналу, мінімальна. Теоретично, ви отримаєте менше 0,0001 вата, збираючи потужність 2,4 ГГц на відстані більше 1 метра від джерела. Це не так багато, щоб грати з цим.

Незважаючи на ці обмеження, Віліот зміг зробити повноцінний комп’ютер, який працює від енергії навколишнього середовища. Це друкована наклейка, яка може відчувати, що відбувається поблизу, спілкуватися з іншими машинами, і коштує лише кілька копійок. Вони в основному використовуються в харчовій промисловості, роздрібній торгівлі та медицині для відстеження відвантаження та зберігання.

Такі виробники, як Atmosic, можуть створювати чіпи Bluetooth 5, які працюють на хвилях енергії навколишнього середовища. Наприклад, вони змогли живити клавіатуру і змусити її спілкуватися без встановлення батарейок. Комерційно доступна безбатарейна клавіатура, що використовує чіп Atmosic, вже знаходиться в стадії розробки.

Безбатарейна клавіатура Atmosic з використанням збору радіочастотної енергії

Для більш затребуваних пристроїв нам доведеться вдатися до спеціальних передавачів і приймачів. Ми вже бачили досить багато таких пристроїв, але їх енергоефективність все ще залишається під питанням. Wi-Charge – одна з компаній, яка вирішує цю проблему. Вона покладається на цілеспрямовані сплески інфрачервоного випромінювання для бездротової передачі енергії. Шайба передавача має напругу 12 вольт, але приймач може генерувати максимум 5 вольт на іншому кінці. Тим часом Ossia працює зі Spigen над створенням чохла для телефону, який може діяти як бездротовий приймач енергії, але за межами діапазону в шість футів він отримує лише 10-ту частину того, що передається. У цьому ж дусі GuRu працює з Motorola над тим, щоб вбудувати приймач живлення прямо в телефон. Їх поточний найкращий сценарій має ефективність, що падає нижче 50% за межами 10 футів радіусу дії. Чи варто встановлювати передавач у вашому будинку, якщо він буде настільки неефективним? Він може знадобитися, поки ми не подолаємо розрив між доступною енергією навколишнього середовища та попитом на енергію.

Так чому ми ще не там?

Є кілька причин, чому ми не досягли нірвани розумного будинку, повністю відокремленого від енергосистеми. По-перше, енергопостачання постійно коливається. Розташування та перешкоди є очевидними факторами Х. Навіть для пристроїв, які є фізично статичними, атмосферні умови і час доби можуть впливати на те, наскільки добре радіохвилі можуть передаватися або прийматися.

Існує також проблема стандартизації. Якщо передавальні пристрої не будуть оптимізовані для живлення цілей, буде важко реалізувати цю концепцію. AirFuel Alliance намагається об’єднати зусилля різних виробників на цьому фронті.

На щастя, радіочастотний збір не існує у вакуумі. Повертаючись до прикладу з віддаленою установкою Samsung, її основною особливістю була робота на сонячній енергії. Радіочастотний збір може функціонувати поряд з іншими пасивними методами збору енергії, такими як теплові та механічні, для того, щоб задовольнити загальний попит на енергію. Як і Samsung, Disney Research знайшла застосування поєднанню радіоенергії навколишнього середовища з сонячними панелями для забезпечення бездротової передачі даних. По мірі того, як ефективність цих методів покращуватиметься і виробники почнуть додавати шари збору енергії з навколишнього середовища, їх потреба в батареях поступово зменшуватиметься. Можливо, це не призведе до повної відмови від батарейок, але навіть якщо це означатиме використання батарейок меншого розміру, це все одно буде покращенням.

На рівні споживача кількість енергії, яку ми можемо отримати від навколишнього бездротового зв’язку, все ще дуже мала і непостійна. У кращому випадку ці технології корисні лише для пристроїв, які потребують невеликої кількості енергії дуже рідко. Крім телевізійних пультів дистанційного керування, легко уявити собі незалежні датчики з радіозв’язком, встановлені в найвіддаленіших куточках вашого будинку, щоб забезпечити постійну звітність про вологість і температуру. Це цілком може розширити набір даних, з якими працює ваш розумний термостат.

Ця ідея має величезне значення для розумного будинку. Хоча до її широкого впровадження ще багато років, ми можемо сподіватися, що така технологія існує, і що дослідження продовжуватимуться.

Рекомендації редакторів

• Amazon додає підтримку Matter до 17 пристроїв Echo
• Ось чому вам варто подумати про перехід на розумний термометр
• Правда про вуличні гаджети розумного будинку та екстремальний холод
• Arlo Go 2 може вийти за рамки Wi-Fi, і це дійсно круто
• Подія Matter Launch Day принесла великі новини про майбутні оновлення, сумісні продукти

Source: digitaltrends.com