Команда из Технологического института Джорджии (Georgia Institute of Technology, государственный университет в Атланте, штат Джорджия) только что объявила о разработке, первой в мире, своеобразной ректенны (rectifying antenna, с англ. выпрямляющая антенна — устройство, представляющее собой нелинейную антенну, предназначенную для преобразования энергии поля падающей на неё электромагнитной волны в энергию постоянного тока), которая может аккумулировать электромагнитную энергию из сигнала 5G и использовать ее для питания различных устройств, таким образом превращая сети 5G в беспроводные электросети. Необходимо отметить, что упомянутая выпрямляющая ректенна, размером с игральную карту, была напечатана учеными на 3D-принтере.

Обо всём этом в своей заметке от 28 марта 2021 г. рассказало американское Интернет-издание New Atlas. Процитируем выдержки из данной заметки в нашем переводе:

«При работе беспроводной связи излучается большое количество энергии в эфир, и команда ученых Georgia Institute of Technology в ходе своих исследований рассмотрела все основные способы, когда при работе мобильной связи можно было бы получить электрическую энергию.

Сигналы Wi-Fi ближнего действия были целью изучения в рамках нескольких проектов этой команды, а телетрансляции и радиосигналы были в центре других.  При этот даже было разработано одно устройство, которое давало возможность увеличить срок службы батареи смартфона на 30%, просто преобразуя в электроэнергию часть радиозлучения, генерируемого самим телефоном. Но только связь стандарта 5G открыла совершенно новые возможности для этой технологии по аккумулированию электроэнергии из излучения устройств беспроводной связи.

«5G был разработан для осуществления сверхбыстрой связи, при малых замираниях», — говорится в последнем исследовании команды Технологического института Джорджии, опубликованном в рецензируемом журнале Scientific Reports (Scientific Reports – американский широкопрофильный научный рецензируемый журнал Прим. Green.Оbob.tv): «И для того, чтобы связь 5G имела свои вышеупомянутые свойства Федеральной комиссией по связи (Federal Communications Commission, сокращённо FCC – правительственное регулирующее агентство США в области связи Прим. Green.Оbob.tv) были отданы под данный стандарт частоты миллиметрового диапазона и разрешены беспрецедентно высокие плотности излучаемой мощности. Сами не зная об этом, архитекторы 5G создали беспроводную электросеть, способную питать устройства на расстояниях, намного превышающих возможности любых существующих технологий».

По словам исследователей Georgia Institute of Technology, сбор энергии миллиметрового диапазона был возможен и до наступления эры 5G, но во многих случаях это было непрактично, потому что сбор энергии на больших расстояниях, как правило, требует больших выпрямляющих антенн, и чем больше становятся эти выпрямляющие антенны, тем более узкая область их действия; при том, что вы должны держать ректенну направленной прямо на источник энергии волны, чтобы всё работало.

Команда ученых из Технологического института Джорджии решила эту проблему с помощью компонента, называемого линзой Ротмана — остроконечной пластины в центре карты. Линзы Ротмана удобны в ряде приложений миллиметрового диапазона в качестве инструмента формирования луча, эффективно превращая один большой узкоугольный антенный луч с высоким коэффициентом усиления в серию одновременных антенных лучей, покрывающих гораздо более широкий угол. Например, они позволяют радиолокационным системам видеть цели в нескольких направлениях без необходимости поворачивать или перемещать сам радар.

Добавив линзу Ротмана к своей конструкции ректенны, команда из Georgia Institute of Technology заявила, что они создали печатную гибкую систему сбора электроэнергии, которая не зависит от направления, т.к. может получать энергию со всех сторон, и способна давать в 21 раз больше энергии, чем «упомянутый аналог», предлагая такое же угловое покрытие», пишет издание New Atlas в своей статье.

И продолжает:

«При этом мы еще не упоминали об огромных мощностях, которые может аккумулировать новое устройство по сбору анергии. Команда ученых из Georgia Institute of Technology говорит, что потенциально имеется возможность собирать около 6 микроватт на расстоянии около 180 метров (590 футов) от передатчика 5G. Такого количества собранной электроэнергии будет более чем достаточно для питания ряда небольших датчиков и устройств, в том числе и устройств т.н. «Интернета вещей». В противном случае электроэнергия тратится просто впустую. А тот факт, что новый дизайн ректенны пригоден для печати, гибок и хорошо работает даже в изогнутом состоянии, означает, что она может быть использована и в носимых устройствах.

«Я занимаюсь данной проблематикой, как минимум, шесть лет, и большую часть этого времени мне не казалось, что есть ключ для решения по сбору энергии, которое бы работало в реальном мире, т.к. имелись ограничения по излучаемой мощности и направленности лучей, введенные Федеральной комиссией по связи. Но появлением технологии сетей 5G такое решение появилось, и мы это продемонстрировали своими экспериментами. Такими темпами, с развитием новой технологии по аккумулированию энергии 5G, пользователи скоро смогут избавиться от батареек в своих устройствах», говорит Джимми Хестер (Jimmy Hester), старший советник лаборатории, технический директор и соучредитель Atheraxon, дочернего предприятия Технологического института Джорджии, разрабатывающего технологию 5G RFID.

«Дело в том, что сети 5G скоро будут везде, особенно это касается городов. А с развитием новой технологии по аккумулированию энергии 5G, миллионы или десятки миллионов батарей беспроводных датчиков окажутся не нужными», добавляет Эммануил Тенцерис (Emmanouil Tentzeris), профессор гибкой электроники Школы электротехники и вычислительной техники Джорджии.

Точно так же, как объем услуг по передаче данных обогнал объем голосовых услуг, и как следствие, услуги по передаче данных стали ключевым источником дохода для телекоммуникационных операторов, беспроводное питание по запросу станет следующим крупным предложением телекоммуникационных компаний услуг в эпоху 5G, предсказывает профессор Тенцерис», заключает свою заметку издание New Atlas.