Hrací karta s rektenou. Kredit: Christopher Moore, Georgia Tech.

Svět je dnes prosycený elektromagnetickými signály, které představují spoustu relativně snadno dostupné energie. Jen mít po ruce vhodnou technologii. Tým americké techniky Georgia Tech takovou technologii má, jednoduchou a praktickou. Je to 3D tištěná rektena (rectenna, rectifying antenna) – tedy anténa, co umí konvertovat elektromagnetické záření na stejnosměrný elektrický proud – o velikosti hrací karty. Tato rektena těží energii ze signálu 5G sítě a používá ji pro provoz elektrických zařízení. Tím se z 5G sítě stává energetická infrastruktura.

Bezdrátové sítě jsou už delší dobu v hledáčku snah o zužitkování energie elektromagnetických vln. Některé projekty se zajímaly o vlny Wi-Fi sítí, jiné zase o vlny televizního a rádiového vysílání. Jedna technologie se dokonce snažila prodloužit výdrž baterie chytrého telefonu tím, že využívala rádiové vlny generované samotným telefonem.

Tvůrci rekteny, zleva Manos Tentzeris, Aline Eid a Jimmy Hester. Kredit: Christopher Moore, Georgia Tech.

5G sítě ale podstatně mění situaci. Byly navrženy pro rychlou komunikaci. A kvůli tomu jejich mikrovlnné frekvence nesou hodně vyzařované energie. Tím tvůrci 5G sítí, zřejmě neúmyslně, vytvořili fantastickou příležitost pro těžaře elektromagnetických vln. Teď mohou vyvíjet zařízení pro zužitkování elektromagnetických vln, které bude mnohem efektivnější než dosavadní technologie.

Pokud jde o energii mikrovln, podobné technologie se objevily již dříve. Před vznikem 5G sítí ale nebyly praktické. Těžba energie z mikrovln na větší vzdálenost totiž vyžaduje velké rekteny. A to je problém, protože čím větší je rektena, tím více musí být směrovaná přímo na zdroj mikrovln.

Georgia Tech, logo.

Tým georgijské techniky tohle vyřešil pomocí takzvaných Rotmanových čoček, což je oblíbená komponenta řady dnešních radarových systémů a systémů pro elektronický boj. Stručně řečeno, tyto čočky umožňují, aby radary nebo třeba rekteny pokrývaly mnohem větší prostor, aniž by se musely pohybovat či rotovat. Výsledkem je 3D tištěný a doslova ohýbatelný systém, který je schopný těžit energii z mikrovln 5G sítě, přicházejících z libovolného směru. Přitom tato nová rektena vytěží 21 krát více energie, než dosavadní nejlepší srovnatelné systémy.

I tak to není bůhvíjaké množství energie. Nová rektena vytěží cca 6 mikrowattů z mikrovln vysílače 5G sítě, který je vzdálený 180 metrů. Ale je to rozhodně lepší než nic. V dohledné budoucnosti by takový výkon měl stačit pro malé senzory a zařízení, především v rámci Internetu věcí (IoT), stejně jako pro rozmanitá šikovná nositelná zařízení. Byla by škoda nechat vyšumět energii vln 5G sítě bez užitku.

Video: Leveraging the 5G Network to Wirelessly Power IoT Devices

Literatura

Georgia Tech 25. 3. 2021.

Scientific Reports 11: 636.