O 5G CONSEGUIU O QUE NIKOLA TESLA NÃO CONSEGUIU?


 A rede 5G tem o potencial de realizar o sonho que Tesla era obcecado há mais de um século.

Elena Gaura e James Peter Brusey, da Coventry University, dão uma olhada em como a tecnologia de comunicações móveis de hoje pode ser exatamente o que a Tesla antes lutou para alcançar.

No auge de sua carreira, o engenheiro elétrico pioneiro Nikola Tesla ficou obcecado por uma ideia. Ele teorizou que a eletricidade poderia ser transmitida sem fio pelo ar a longas distâncias - seja por meio de uma série de torres estrategicamente posicionadas, seja saltando por um sistema de balões suspensos.

As coisas não saíram como planejado, e as ambições da Tesla de um fornecimento de eletricidade global sem fio nunca se concretizaram. Mas a teoria em si não foi refutada: teria simplesmente exigido uma quantidade extraordinária de energia, muito da qual teria sido desperdiçada.

Agora, um artigo de pesquisa sugeriu que os arquitetos da rede 5G podem ter construído involuntariamente o que Tesla falhou em construir na virada do século XX: uma "rede elétrica sem fio" que poderia ser adaptada para carregar ou alimentar pequenos dispositivos embutidos em carros , casas, locais de trabalho e fábricas.

Como o 5G depende de uma rede densa de mastros e uma série de antenas poderosas, é possível que a mesma infraestrutura, com alguns ajustes, possa transmitir energia para pequenos dispositivos. Mas a transmissão ainda sofrerá com a principal desvantagem das torres de Tesla: alto desperdício de energia, que pode ser difícil de justificar dada a urgência da crise climática.

Redes 5G

Décadas atrás, foi descoberto que um feixe de rádio bem focalizado pode transmitir energia a distâncias relativamente grandes sem usar um fio para transportar a carga. A mesma tecnologia agora é usada na rede 5G: a última geração de tecnologia para transmitir a conexão da Internet para o seu telefone, por meio de ondas de rádio transmitidas de uma antena local.

Esta tecnologia 5G visa fornecer um aumento de capacidade de 1.000 vezes em relação à última geração, 4G, para permitir que até um milhão de usuários se conectem por quilômetro quadrado - tornando aqueles momentos em busca de sinal em festivais de música ou eventos esportivos uma coisa do passado.

Para oferecer suporte a essas atualizações, o 5G usa um pouco da magia da engenharia, e essa magia vem em três partes: redes muito densas com muito mais mastros, tecnologia de antena especial e a inclusão de transmissão de ondas milimétricas (mmWave) ao lado de bandas mais tradicionais.

O último deles, mmWave, abre muito mais largura de banda ao custo de distâncias de transmissão mais curtas. Para contextualizar, a maioria dos roteadores WiFi opera na banda de 2 GHz. Se o seu roteador tiver uma opção de 5 GHz, você notará que os filmes são transmitidos com mais fluidez - mas você precisa estar mais perto do roteador para que ele funcione.

Aumente ainda mais a frequência (como mmWave, que opera a 30 GHz ou mais) e você verá melhorias ainda maiores na largura de banda - mas você precisa estar mais perto da estação base para acessá-la. É por isso que os mastros 5G são mais densamente agrupados do que os mastros 4G.

A última mágica é adicionar muito mais antenas - entre 128 e 1.024 em comparação com um número muito menor (apenas duas em alguns casos) para 4G. Várias antenas permitem que os mastros formem centenas de feixes semelhantes a lápis que visam dispositivos específicos, fornecendo internet eficiente e confiável para o seu telefone em movimento.

Acontece que esses são os mesmos ingredientes básicos necessários para criar uma rede elétrica sem fio. O aumento da densidade da rede é particularmente importante, porque abre a possibilidade de usar bandas mmWave para transmitir diferentes ondas de rádio que podem transportar conexão com a Internet e energia elétrica.

Experimentando com energia 5G

Os experimentos usaram novos tipos de antena para facilitar o carregamento sem fio. No laboratório, os pesquisadores conseguiram transmitir energia 5G a uma distância relativamente curta de pouco mais de 2 metros, mas eles esperam que uma versão futura de seu dispositivo seja capaz de transmitir 6 microwatts (6 milionésimos de watt) à distância de 180 metros.

Para contextualizar, os dispositivos comuns de Internet das Coisas (IoT) consomem cerca de 5 microwatts - mas apenas quando estão em seu modo de hibernação mais profundo. Obviamente, os dispositivos IoT exigirão cada vez menos energia para funcionar, pois algoritmos inteligentes e eletrônicos mais eficientes são desenvolvidos, mas 6 microwatts ainda é uma quantidade muito pequena de energia.

Isso significa que, pelo menos por enquanto, é improvável que a energia sem fio 5G seja prática para carregar seu celular durante o dia. Mas pode carregar ou alimentar dispositivos IoT, como sensores e alarmes, que se espera que se espalhem no futuro.

Em fábricas, por exemplo, centenas de sensores IoT são provavelmente usados ​​para monitorar as condições em depósitos, para prever falhas em máquinas ou para rastrear o movimento de peças ao longo de uma linha de produção. Ser capaz de transmitir energia diretamente para esses dispositivos IoT incentivará a mudança para práticas de fabricação muito mais eficientes.

Problemas iniciais

Mas haverá desafios a serem superados antes disso. Para fornecer energia sem fio, os mastros 5G vão consumir cerca de 31kW de energia - o equivalente a 10 chaleiras de água fervendo constantemente.

Embora as preocupações de que a tecnologia 5G possa causar câncer tenham sido amplamente desmentidas pelos cientistas, essa quantidade de energia que emana dos mastros pode ser insegura. Um cálculo aproximado sugere que os usuários precisarão ser mantidos a pelo menos 16 metros de distância dos mastros para cumprir os regulamentos de segurança definidos pela Comissão Federal de Comunicações dos Estados Unidos.

Dito isso, essa tecnologia está em sua infância. É certamente possível que abordagens futuras, como novas antenas com feixes mais estreitos e mais direcionados, possam reduzir significativamente a energia necessária - e desperdiçada - por cada mastro.

No momento, o sistema proposto é uma reminiscência do fictício "Wonkavision" em Charlie e a fábrica de chocolate de Roald Dahl, que alcançou a façanha de irradiar confeitos para TVs - mas teve que usar um enorme bloco de chocolate para produzir um muito menor em O outro fim.

Por consumir uma grande quantidade de energia em comparação com a energia que fornecerá aos dispositivos, a energia sem fio 5G é, no momento, especulativa. Mas se os engenheiros puderem encontrar maneiras mais eficientes de enviar eletricidade pelo ar, pode muito bem ser que o sonho de Nikola Tesla de energia sem fio possa ser realizado - mais de 100 anos desde que suas tentativas falharam.