Nikola Tesla: le réseau 5G pourrait réaliser son rêve d'électricité sans fil

Nikola Tesla

Image via Bureau mural

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Au sommet de sa carrière, l'ingénieur électricien pionnier Nikola Tesla est devenu obsédé par une idée. Il a théorisé que l'électricité pouvait être transmise sans fil dans l'air à de longues distances - soit via une série de tours stratégiquement positionnées, soit en sautant à travers un système de ballons suspendus.



Choses ne s'est pas déroulé comme prévu , et les ambitions de Tesla pour un approvisionnement mondial en électricité sans fil ne se sont jamais réalisées. Mais la théorie elle-même n’a pas été réfutée: elle aurait simplement nécessité une quantité extraordinaire de puissance, dont une grande partie aurait été gaspillée.

À présent, un document de recherche a suggéré que les architectes du réseau 5G ont peut-être involontairement construit ce que Tesla n'a pas réussi à construire au début du XXe siècle: un «réseau électrique sans fil» qui pourrait être adapté pour charger ou alimenter de petits appareils embarqués dans les voitures, les maisons, les lieux de travail et des usines.



Étant donné que la 5G repose sur un réseau dense de mâts et une puissante série d'antennes, il est possible que la même infrastructure, avec quelques ajustements, puisse transmettre de l'énergie à de petits appareils. Mais la transmission souffrira toujours du principal inconvénient des tours de Tesla: un gaspillage d'énergie élevé, qui peut être difficile à justifier compte tenu de l'urgence de la crise climatique.

Réseaux 5G

Une photo en noir et blanc d'une tour électrique

L'une des tours de Tesla, photographiée en 1904.
Wikimédia

Il y a des décennies, on a découvert que un faisceau radio bien focalisé peut transmettre de l'énergie sur des distances relativement grandes sans utiliser de fil pour transporter la charge. La même technologie est maintenant utilisée dans le Réseau 5G : la dernière génération de technologie pour transmettre une connexion Internet à votre téléphone, via des ondes radio transmises par une antenne locale.



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Cette technologie 5G vise à fournir une Augmentation de la capacité de 1000 fois au cours de la dernière génération, la 4G, pour permettre à jusqu'à un million d'utilisateurs de se connecter par kilomètre carré - faisant de ces moments de recherche de signal lors de festivals de musique ou d'événements sportifs une chose du passé.

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Pour prendre en charge ces mises à niveau, la 5G utilise une certaine magie de l'ingénierie, et cette magie se décompose en trois parties: des réseaux très denses avec beaucoup plus de mâts, une technologie d'antenne spéciale et l'inclusion de onde millimétrique (mmWave) aux côtés de bandes plus traditionnelles.

Le dernier d'entre eux, mmWave, ouvre beaucoup plus de bande passante au prix de distances de transmission plus courtes. Pour le contexte, la plupart des routeurs WiFi fonctionnent dans la bande 2 GHz. Si votre routeur dispose d'une option 5 GHz, vous aurez remarqué que les films sont diffusés plus facilement, mais vous devez être plus proche de votre routeur pour que cela fonctionne.

Augmentez encore la fréquence (comme mmWave, qui fonctionne à 30 GHz ou plus) et vous constatez des améliorations encore plus importantes de la bande passante - mais vous devez être plus proche de la station de base pour y accéder. C'est pourquoi les mâts 5G sont plus densément groupé que les mâts 4G.

Un module d'antenne 5G sur un mât

Les mâts 5G sont plus densément regroupés que leurs prédécesseurs.
Lisic / Shutterstock

La dernière magie consiste à ajouter beaucoup plus d'antennes - entre 128 et 1024 par rapport à un nombre beaucoup plus petit (seulement deux dans certains cas) pour la 4G. Plusieurs antennes permettent aux mâts de former des centaines de faisceaux en forme de crayon qui ciblent des appareils particuliers, fournissant une connexion Internet efficace et fiable à votre téléphone en déplacement.

Il se trouve que ce sont les mêmes ingrédients bruts nécessaires pour créer un réseau électrique sans fil. L'augmentation de la densité du réseau est particulièrement importante, car elle ouvre la possibilité d'utiliser des bandes mmWave pour transmettre différentes ondes radio qui peuvent transporter à la fois une connexion Internet et de l'énergie électrique.

Expérimenter la puissance 5G

le expériences utilisé de nouveaux types d'antenne pour faciliter la charge sans fil. En laboratoire, les chercheurs ont pu émettre une puissance 5G sur une distance relativement courte d'un peu plus de 2 mètres, mais ils s'attendent à ce qu'une future version de leur appareil soit capable de transmettre 6 μW (6 millionièmes de watt) à une distance de 180 mètres.

Pour mettre cela en contexte, les appareils courants de l'Internet des objets (IoT) consomment 5 μW - mais seulement lorsqu'ils sont dans leur mode de sommeil le plus profond. Bien sûr, les appareils IoT nécessiteront de moins en moins de puissance pour fonctionner à mesure que des algorithmes intelligents et une électronique plus efficace sont développés, mais 6 μW est encore une très petite quantité de puissance.

Cela signifie que, pour le moment au moins, il est peu probable que la puissance sans fil 5G soit pratique pour charger votre téléphone mobile au cours de votre journée. Mais cela pourrait charger ou alimenter Appareils IoT , comme les capteurs et les alarmes, qui sont devrait se généraliser à l'avenir.

Dans les usines, par exemple, des centaines de capteurs IoT sont susceptibles d'être utilisés pour surveiller les conditions dans les entrepôts, pour prédire les pannes de machines ou pour suivre le mouvement des pièces le long d'une ligne de production. Être capable de transmettre de l'énergie directement à ces appareils IoT encouragera le passage à beaucoup plus efficace pratiques de fabrication.

Problèmes de démarrage

Mais il y aura des défis à surmonter avant cela. Pour fournir une alimentation sans fil, les mâts 5G consommeront environ 31 kW d'énergie, ce qui équivaut à 10 bouilloires d'eau bouillante en permanence.

Bien que les craintes que la technologie 5G puisse causer le cancer aient été largement répandues démystifié par les scientifiques , cette quantité d'énergie émanant des mâts pourrait être dangereuse. UNE calcul approximatif suggère que les utilisateurs devront être tenus à au moins 16 mètres des mâts pour se conformer à la sécurité règlements établi par la Federal Communications Commission des États-Unis.

Cela dit, cette technologie n'en est qu'à ses débuts. Il est certainement possible que les approches futures, telles que la nouvelle antenne avec des faisceaux plus étroits et plus ciblés, réduisent considérablement l’énergie requise - et gaspillée - par chaque mât.

À l'heure actuelle, le système proposé rappelle plutôt le système fictif ' Wonkavision »Dans Charlie et la chocolaterie de Roald Dahl, qui a réussi l'exploit de diffuser des confiseries dans les téléviseurs - mais a dû utiliser un énorme bloc de chocolat pour en produire un beaucoup plus petit à l'autre bout.

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Parce qu'elle consommera une quantité d'énergie élevée par rapport à la puissance qu'elle fournira aux appareils, la puissance sans fil 5G est, pour le moment, spéculative. Mais si les ingénieurs peuvent trouver des moyens plus efficaces de diffuser de l’électricité dans les airs, il se peut que le rêve de Nikola Tesla de l’énergie sans fil puisse se réaliser - plus de 100 ans après l’échec de ses tentatives.


Elena Gaura , Doyen associé à la recherche, Université de Coventry et James Peter Brusey , Professeur d'informatique, Université de Coventry

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