Energía inalámbrica: de smartphones a EVs — el camino por delante

El mundo actual cada vez más se alimenta por interfaces inalámbricas —desde auriculares y placas de inducción hasta el floreciente campo de carga de vehículos eléctricos. La pregunta persiste: ¿podremos eventualmente alimentar un coche sin cable, o entregar electricidad de la red a sitios remotos sin pylons y zanjas?

La entrega de energía inalámbrica cae en dos amplias categorías. La primera se basa en acoplamiento estrecho entre transmisor y receptor, creando un campo eléctrico o magnético que transfiere energía directamente a través de un corto hueco. Muchos electrodomésticos —placas de inducción, cepillos de dientes y la mayoría de cargadores de teléfono— usan este principio para inducir corriente en una bobina receptora cercana.

La segunda categoría, acoplamiento radiativo, dirige un haz de energía —ondas de radio de alta frecuencia a menudo— hacia un receptor sintonizado para cosechar la mayor cantidad posible de esa potencia.

La alineación entre emisor y receptor es crucial para transferencia eficiente de energía. (Imagen: Molex Ventures)

Eficiencia y alcance de transmisión son métricas clave para ambos enfoques. El acoplamiento estrecho exige alineación precisa; por ejemplo, una sartén en una placa de inducción deja de calentar inmediatamente cuando se aparta del centro del anillo magnético. Los smartphones usan imanes integrados para mantener el teléfono perfectamente centrado en una base de carga, un pequeño pero esencial esfuerzo de ingeniería que mejora drásticamente los tiempos de carga.

A mayor escala, la carga inalámbrica para vehículos eléctricos enfrenta retos de alineación similares. Una reciente encuesta de Molex encontró que el 36 % de ejecutivos automotrices espera que la carga inalámbrica sea característica estándar para 2030. Mientras cargadores de móvil operan típicamente en decenas de vatios, los EVs requieren 50 kW a 250 kW para hacer viajes de largo alcance competitivos con motores de combustión. Incluso unos pocos por ciento de desalineación pueden traducirse en cientos de vatios de calor desperdiciado en la interfaz.

¿Concepto de carriles de carga inalámbrica para vehículos eléctricos? (Imagen: Molex Ventures)

El estándar SAE International J2954_202010 aborda muchos de estos problemas definiendo interoperabilidad, compatibilidad electromagnética, límites EMF, rendimiento, seguridad y pruebas para carga estacionaria de EV. La especificación cubre actualmente pads sobre suelo y no aborda aún instalaciones a ras, pero establece marco para futuros escenarios de carga dinámica.

El estándar también describe un protocolo de alineación que ayuda a conductores a alinear sus vehículos con pads de carga —y prepara el terreno para alineación autónoma en el futuro. No obstante, la tecnología requerirá ingeniería robusta y hábitos de usuario disciplinados para igualar la conveniencia de enchufar un coche a una estación de carga tradicional.

La carga inalámbrica dentro de un vehículo ilustra las limitaciones actuales: un teléfono debe colocarse en un punto específico para lograr alineación óptima de bobinas. Incluso los cargadores de consumo más avanzados siguen efectivamente atados a una ubicación fija.

Diversas formas de pads de carga: rack, pad y portavasos (Imagen: Molex Ventures)

Los smartphones modernos usan imanes potentes para simplificar la alineación, pero la experiencia sigue limitada a un punto definido. Una experiencia de usuario más fluida permitiría que dispositivos carguen en cualquier lugar dentro de un cierto volumen, sin acoplamiento preciso. Ossia, una startup financiada por Molex Ventures, persigue precisamente esa visión aprovechando arrays de antenas estilo MIMO para enviar energía incluso cuando el receptor no está en línea de vista directa.

El sistema de Ossia emite una señal regular desde su antena para sincronizar con dispositivos cercanos. Cada receptor emite una baliza que reporta su presencia y necesidad de potencia. El transmisor mide la fase de cada baliza y usa esa información para dirigir un haz de energía coherente hacia el dispositivo. Con múltiples antenas, el transmisor puede resolver diferencias de fase en cada elemento, permitiendo beamforming altamente preciso que incluso puede reflejarse en paredes para alcanzar el receptor.

Un dispositivo habilitado con receptor de potencia Ossia Cota envía una baliza para localizar el transmisor, que entonces entrega potencia por el mismo camino. (Imagen: Molex Ventures)

El transmisor puede soportar múltiples dispositivos simultáneamente. Cada receptor envía una baliza de solicitud de potencia, y el transmisor asigna pulsos de potencia proporcionalmente a esas solicitudes, asegurando distribución eficiente dentro del volumen.

Al entregar potencia a través de un haz en lugar de una bobina rígida, este enfoque redefine lo que consideramos «carga inalámbrica». Detectores de humo montados en techo podrían funcionar indefinidamente, y aspiradoras robot podrían operar sin base de carga. El cambio de paradigma pasa de cargar a entrega de potencia, desbloqueando nuevas posibilidades para energía ubicua y sin ataduras.

Así como los smartphones nos liberaron de teléfonos fijos con cable, un sistema de potencia inalámbrica verdaderamente volumétrico podría transformar hábitos cotidianos. La clave para realizar esta visión reside en avances en sensores de alineación, gestión térmica y beamforming de alta eficiencia —campos donde la experiencia e investigación enfocada pueden acelerar el progreso hacia un mundo cada vez más conectado y sin cables.

>> Este artículo se publicó originalmente en nuestro sitio hermano, EE Times Europe.

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