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L'obiettivo è quello di creare dispositivi che non abbiano bisogno di alcun cavo, né per scambiare dati e comunicare tra loro né, tantomeno, per ricaricarsi. Un ibrido sul quale stanno lavorando da tempo diversi istituti di ricerca e che, grazie al lavoro degli scienziati della North Carolina State University, potrebbe essere finalmente giunto a un punto di svolta.
Il team di ricerca guidato da David Ricketts, professore associato di ingegneria elettronica e informatica presso l'università statunitense, ha infatti messo a punto un sistema capace di trasmettere sia energia elettrica che dati senza andare a incidere troppo su peso, forma e dimensioni del dispositivo che dovrebbe ospitarli. Un sistema che, nei primi test, ha mostrato di poter funzionare a una distanza di qualche decina di centimetri con un'efficienza nella ricarica energetica più che discreta e, allo stesso tempo, trasferire dati a grande velocità.
Insomma, una sorta di Wi-Fi con ricarica a distanza che potrebbe cambiare il modo nel quale utilizziamo computer, televisori, ma anche elettrodomestici di dimensioni maggiori o addirittura automobili.
Come funziona la ricarica wireless
Complice anche il lancio dell'iPhone X, negli ultimi mesi la ricarica a distanza sembra essere tornata in cima all'agenda delle case produttrici di dispositivi elettronici. Certo, non si tratta di una novità assoluta, ma il settore è ancora nelle primissime fasi di sviluppo e potrebbe essere oggetto di grandi investimenti negli anni a venire.
L'attuale tecnologia di ricarica wireless basa il proprio funzionamento sulla formazione di campi magnetici e la loro conversione in energia elettrica. In particolare, un sistema di ricarica a distanza si compone di due elementi: una base a induzione e un dispositivo in grado di "captare" campi magnetici e tramutarli in carica elettrica. All'interno della basetta di ricarica, infatti, trova spazio una bobina capace di convertire corrente in un campo magnetico a breve-medio raggio; la stessa bobina si trova all'interno di smartphone compatibili e si occupa, al contrario, di "intercettare" il campo magnetico e compiere la trasformazione inversa in energia utilizzabile per caricare la batteria.
Il limite maggiore di questo sistema di ricarica a distanza è rappresentato dal raggio d'azione: smartphone e altri dispositivi mobili devono essere a diretto contatto con la base (o distanziati di pochissimi centimetri), altrimenti il campo magnetico diventa troppo debole e instabile e non può essere utilizzato per ricaricare la batteria. Non c'è da stupirsi, dunque, se molti produttori e centri di ricerca e sviluppo stiano concentrando sforzi e risorse nella creazione di sistemi di ricarica wireless con un campo d'azione più ampio.
Sistema a doppia banda
Il gruppo di ricercatori statunitensi, ad esempio, è stato in grado di mettere a punto un sistema di ricarica a distanza capace di funzionare in maniera efficiente (ovvero, limitando la dispersione di efficienza energetica nell'aria) anche a distanze di diverse decine di centimetri. La peculiarità della loro invenzione, però, è un'altra: lo stesso sistema di antenne e bobine utilizzato per la ricarica wireless è stato impiegato per la trasmissione di dati e informazioni. In questo modo è possibile contenere peso e dimensioni dei dispositivi mobili, ottimizzandone l'utilizzo e l'efficienza.
Per minimizzare la dispersione di carica nel corso della ricarica a distanza, infatti, è necessario utilizzare antenne con una larghezza di banda molto limitata. Ciò Vuol dire che, utilizzando le stesse antenne per l'invio dati, la velocità di trasmissione non potrà essere molto elevata, limitando i possibili campi di applicazione della scoperta. "Abbiamo invece dimostrato – afferma il prof. Ricketts – che è possibile creare e configurare un sistema a banda larga utilizzando componenti a banda stretta". Le antenne, infatti, utilizzano la porzione "inferiore" della banda per la trasmissione della carica elettrica, mentre la parte restante della banda elettromagnetica è sfruttata dai sistemi di comunicazione per l'invio e la ricezione di dati.
I primi test e applicazioni pratiche
Per dimostrare la bontà della loro scoperta, il team di ricercatori della North Caroline State University ha realizzato diversi test, posizionando trasmettitore e ricevente a una distanza di circa 20 centimetri. Combinando la trasmissione di carica elettrica a quella dei dati, il sistema ha avuto una perdita di efficienza minima: con una carica di 3 Watt e una velocità di trasmissione dati di 3,39 megabit al secondo, il sistema era meno efficiente del 2,3% rispetto alla medesima componentistica utilizzata solamente per la ricarica a distanza.
Una tale configurazione permetterebbe di ricaricare a distanza uno smartphone o un computer mentre, allo stesso tempo, si ricevono dati per vedere un film in streaming (ad esempio con Netflix). Questa, però, è solo una delle tante applicazioni pratiche della ricarica a distanza con Wi-Fi. Nel caso in cui si riuscisse a estendere ulteriormente il raggio d'azione di un tale sistema, ad esempio, potrebbe essere utilizzato per ricaricare auto elettriche e connesse mentre si trovano in strada, inviando contemporaneamente dati sulle condizioni del traffico e favorendo lo sviluppo di sistemi di guida autonoma sempre più precisi.
