Können wir das Smart Home mit Umgebungsfunkwellen versorgen?

Auf der CES haben wir gesehen, wie Samsung eine TV-Fernbedienung vorführte, die sich selbst mit nahegelegenen drahtlosen Wellen mit Strom versorgt, sodass nicht einmal eine Batterie benötigt wird. Während unser eigener A/V-Redakteur Phil Nickinson der Aussicht skeptisch gegenübersteht , bin ich hoffnungsvoller in Bezug auf die weitreichenden Auswirkungen.

Wenn Samsung diese Technologie in großem Maßstab anwendet und diese Fernbedienung von nun an in alle seine Fernseher einbaut, wird die Anzahl der Batterien, die hergestellt werden müssen, deutlich reduziert. Das ist letztendlich eine gute Nachricht für den Planeten und spart wahrscheinlich allen ein paar Dollar. Die Energieeinsparung durch das Laden dieser Batterien wird ziemlich gering sein, da TV-Fernbedienungen anfangs nicht viel Saft verbrauchen. Knistert die Luft jedoch mit genug unsichtbarer Energie, um andere Smart-Home-Geräte mit geringem Bedarf in Betrieb zu halten?

Schließlich werden wir von immer mehr überlappenden Sphären elektromagnetischer Wellen, einschließlich Wi-Fi, Mobilfunk, FM und TV, überflutet. Auch unsere Geräte werden immer energieeffizienter. Wenn wir all diese Kraft verwenden, um Signale auszusenden, können wir vielleicht etwas von der Energie zurückgewinnen, indem wir sie auf der anderen Seite einfangen. Die Idee ist nicht neu. Nikola Tesla träumte davon, ganze Städte drahtlos mit Strom zu versorgen. Wir sind heute noch lange nicht in der Lage, dies zu tun, aber wir haben bereits Unternehmen, die batterielose Elektronik herstellen, dank aufkommender Technologien in diesem Bereich.

Wie würden wir Wireless Power Harvesting einsetzen?

Je weiter Sie von der Quelle einer Übertragung entfernt sind, desto weniger Energie muss geerntet werden. Die Leistung, die wir bei alltäglicher Signalstärke ziehen können, ist minimal. Theoretisch würden Sie weniger als 0,0001 Watt erhalten , wenn Sie 2,4-GHz-Leistung in einem Abstand von mehr als 1 Meter von der Quelle ernten würden . Es ist nicht viel damit zu spielen.

Trotz dieser Einschränkungen ist es Wiliot gelungen, einen vollwertigen Computer herzustellen, der mit Umgebungsstrom betrieben wird. Es ist ein gedruckter Aufkleber, der erkennen kann, was in der Nähe vor sich geht, mit anderen Maschinen kommunizieren kann und nur ein paar Cent kostet. Diese werden hauptsächlich für Lebensmittel, Einzelhandel und Medizin verwendet, um Versand und Lagerung zu verfolgen.

Hersteller wie Atmosic können Bluetooth-5-Chips entwickeln, die mit Umgebungsenergiewellen betrieben werden. Beispielsweise war es in der Lage, eine Tastatur mit Strom zu versorgen und sie zum Kommunizieren zu bringen, ohne dass Batterien installiert werden mussten. Eine handelsübliche batterielose Tastatur mit Atmosics Chip ist bereits in Arbeit .

Für Geräte mit höherer Nachfrage müssen wir auf dedizierte Sender und Empfänger zurückgreifen. Wir haben schon einige davon gesehen , aber ihre Energieeffizienz ist noch fraglich. Wi-Charge ist eines der Unternehmen, das aus diesem Blickwinkel einsteigt. Es stützt sich auf gezielte Infrarotstöße, um Strom drahtlos zu senden. Sein Sender-Puck hat 12 Volt Zug, aber der Empfänger kann am anderen Ende höchstens 5 V erzeugen. In der Zwischenzeit arbeitet Ossia mit Spigen zusammen , um eine Telefonhülle herzustellen , die als drahtloser Stromempfänger fungieren kann, aber über eine Reichweite von zwei Metern hinaus nur ein Zehntel dessen empfängt, was übertragen wird. In diesem Sinne arbeitet GuRu mit Motorola zusammen, um einen Stromempfänger direkt in ein Telefon zu integrieren . Ihr aktuelles Best-Case-Szenario hat eine Effizienz, die über eine Reichweite von 10 Fuß hinaus unter 50 % fällt . Lohnt es sich, einen Sender in Ihrem Haus aufzustellen, wenn er so ineffizient sein wird? Es kann erforderlich sein, bis wir die Lücke zwischen der verfügbaren Umgebungsenergie und dem Strombedarf schließen.

Warum sind wir also noch nicht da?

Es gibt einige Gründe, warum wir das Nirvana eines vollständig vom Energienetz entkoppelten Smart Home noch nicht erreicht haben. Zum einen schwankt die Stromversorgung ständig. Standort und Hindernisse sind offensichtliche X-Faktoren. Selbst bei physikalisch statischen Geräten können atmosphärische Bedingungen und die Tageszeit beeinflussen, wie gut Funkwellen gesendet oder empfangen werden können.

Hinzu kommt die Herausforderung der Standardisierung. Wenn Übertragungsgeräte nicht für die Stromversorgung von Zielen optimiert sind, wird es schwierig, diese Vision auf den Weg zu bringen. Die AirFuel Alliance versucht, an dieser Front mehrere Hersteller auf dieselbe Seite zu bringen.

Glücklicherweise existiert Radio Frequency Harvesting nicht im luftleeren Raum. Um auf das Beispiel der Samsung-Fernbedienung zurückzukommen, lief die Hauptfunktion tatsächlich mit Solarenergie. Die HF-Ernte kann neben einer Vielzahl anderer passiver Energiegewinnungstechniken wie thermischer und mechanischer Art eingesetzt werden, um den gesamten Energiebedarf zu decken. Wie Samsung hat auch Disney Research Verwendung darin gefunden , Umgebungsfunkenergie mit Sonnenkollektoren zu kombinieren , um eine drahtlose Datenübertragung zu ermöglichen. Da sich die Effizienz dieser Methoden verbessert und die Hersteller damit beginnen, Schichten zur Energiegewinnung aus der Umgebung hinzuzufügen, wird ihr Bedarf an Batterien allmählich abnehmen. Vielleicht führt das nicht dazu, dass Batterien ganz wegfallen, aber selbst wenn es nur bedeutet, mit kleineren Batterien auszukommen, ist das immer noch eine Verbesserung.

Auf der Verbraucherebene ist die Energiemenge, die wir aus drahtloser Umgebung erhalten können, immer noch sehr gering und inkonsistent. Bestenfalls sind diese Techniken nur für Geräte sinnvoll, die sehr gelegentlich eine kleine Menge Strom benötigen. Abgesehen von TV-Fernbedienungen ist es leicht vorstellbar, dass unabhängige funkbetriebene Sensoren in den entlegensten Ecken Ihres Hauses verteilt sind, um fortlaufende Berichte über Luftfeuchtigkeit und Temperatur bereitzustellen. Dies könnte den Datensatz, mit dem Ihr Smart Thermostat arbeitet, sehr gut erweitern.

Die Idee hat enorme Auswirkungen auf das Smart Home. Obwohl wir wahrscheinlich noch Jahre von einer weit verbreiteten Implementierung entfernt sind, können wir zuversichtlich sein, dass eine Technologie wie diese existiert und der Fokus auf die Forschung anhält.