Imagina que los coches eléctricos pudieran cargarse mientras circulan por una autopista. Si así fuera, se eliminarían las preocupaciones sobre el alcance y reducirían su coste, convirtiendo la electricidad en el combustible estándar para los vehículos.

Científicos de la Universidad de Stanford han superado un obstáculo importante para un futuro similar, transmitiendo de forma inalámbrica electricidad a un objeto móvil cercano.

“Además de avanzar en la carga inalámbrica de vehículos y dispositivos personales como teléfonos móviles, nuestra nueva tecnología puede desarmar la robótica en la fabricación, que también está en movimiento”, dijo Shanhui Fan, profesor de ingeniería eléctrica y autor principal del estudio. “Todavía necesitamos aumentar significativamente la cantidad de electricidad que se está transfiriendo para cargar los coches eléctricos, pero no necesitaremos empujar la distancia mucho más.”

El equipo se basó en la tecnología existente, desarrollada en 2007 en el MIT (Massachusetts Institute of Technology), para transmitir electricidad sin cables a un objeto estacionario, a una distancia de apenas unos 30 centímetros. En el experimento consiguieron transmitir electricidad de forma inalámbrica a una bombilla LED en movimiento. La demostración involucró una carga de 1 mV (milivatio), mientras que los coches eléctricos requieren, a menudo, decenas de kW para operar. Actualmente el equipo está trabajando para aumentar considerablemente la cantidad de electricidad a transferir y ajustar el sistema para ampliar la distancia de transferencia para mejorar la eficacia.

Área de manejo

La carga inalámbrica podría hacer frente a un gran inconveniente de plug-in de coches eléctricos – su limitado driving range. Tesla Motors espera que su próximo Modelo 3 vaya a más de 200 millas (321 km) en una sola carga y el Chevy Bolt, que ya está en el mercado, tiene un rango anunciado de 238 millas (383km). Pero la realidad es que las baterías de los vehículos eléctricos tardan generalmente varias horas en recargarse completamente y, un sistema de carga por unidad superaría estas limitaciones.

“En teoría, uno podría conducir por un tiempo ilimitado sin tener que parar para recargar”, explicó Fan. “La esperanza es que usted sea capaz de cargar su coche eléctrico mientras está conduciendo por la carretera. Una bobina en el fondo del vehículo podría recibir electricidad de una serie de bobinas conectadas a una corriente eléctrica incrustada en la carretera”.

Algunos expertos en transporte contemplan un sistema de autopistas automatizado en el que los vehículos eléctricos sin conductor se cargan inalámbricamente por energía solar u otras fuentes de energía renovables. El objetivo sería reducir los accidentes y mejorar dramáticamente el flujo de tráfico mientras se reducen las emisiones de gases de efecto invernadero.

La tecnología inalámbrica también podría ayudar a la navegación GPS de los coches sin conductor. El GPS es exacto hasta cerca de 10 metros. Para la seguridad, los coches autónomos deben estar en el centro del carril donde las bobinas del transmisor serían encajadas, proporcionando un posicionamiento muy preciso para los satélites del GPS.

Resonancia magnetica

La transferencia de energía inalámbrica de gama media, tal como se desarrolla en Stanford u otras universidades de investigación, se basa en acoplamiento de resonancia magnética.

La mayoría de los sistemas de carga inalámbrica existentes requieren que el objeto cargado permanezca en una posición específica. Si tomas dos bobinas similares de alambre y excitas una con una fuente de ondas de radio, la otra se acoplará con ella y las dos actuarán como un solo circuito, con la primera transferencia de energía a la segunda. Pero la frecuencia de las ondas de radio tiene que ser cuidadosamente ajustada para que funcione bien con cualquier distancia dada entre las bobinas.

“Para la carga estacionaria no es un problema, porque usted sabe la distancia y siempre se puede ajustar el circuito a la condición óptima, pero si usted está pensando en la carga dinámica, cuando la distancia varía constantemente, usted necesita afinar continuamente el circuito con el fin de mantener la eficiencia”, dice Fan.”Si está cargando el teléfono de esa manera, por ejemplo, usted tendría que colocarlo en el lugar justo cerca del cargador.”

Mediante este sistema, Fan y sus colegas desarrollaron una nueva técnica basándose en las ideas de la mecánica cuántica. Su sistema se adapta automáticamente a las condiciones óptimas para la transferencia de energía a medida que las bobinas se acercan y alejan. Para ello, usan lo que se llama un “circuito simétrico de paridad-tiempo”.

El grupo utilizó un amplificador de uso general, con una eficiencia relativamente baja de aproximadamente el 10%. Dicen que los amplificadores a medida pueden mejorar esa eficiencia a más del 90%.

“Podemos repensar la forma de administrar electricidad no sólo a nuestros coches, sino a dispositivos más pequeños o en nuestros cuerpos”, dijo Fan. “Para cualquier cosa que pueda beneficiarse de la carga inalámbrica dinámica, es potencialmente muy importante”.