Durante 30 segundos, DARPA ha conseguido enviar electricidad a más de ocho kilómetros de distancia utilizando únicamente un haz láser, batiendo récords de distancia y potencia. Una proeza que promete transformar en el futuro la forma en que entregamos y consumimos electricidad.
Un programa de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzadas de Defensa (DARPA) anuncia que ha establecido un récord en la transmisión de energía inalámbrica, marcando un avance significativo en la capacidad de enviar electricidad a distancia mediante láseres. Este logro, parte del programa «Persistent Optical Wireless Energy Relay» (POWER), busca transformar la distribución de energía, especialmente en entornos remotos o desafiantes.
La transmisión inalámbrica de energía es, en esencia, la capacidad de enviar electricidad desde un punto a otro sin necesidad de cables o contactos físicos . Esto se logra utilizando campos de energía, como ondas de radio o luz, para mover la electricidad a través del espacio. Su principal ventaja es que permite alimentar dispositivos en lugares donde los cables serían imprácticos, peligrosos o imposibles de instalar .
Dos enfoques principales
Existen dos maneras principales de transmitir energía de forma inalámbrica. En primer lugar, mediante Técnicas No Radiativas (corto alcance): permiten cargar un teléfono móvil simplemente colocándolo sobre una base, sin necesidad de enchufarlo. La energía se transfiere a distancias muy cortas, generalmente unos pocos centímetros, mediante campos magnéticos. Un dispositivo crea un campo magnético que induce electricidad en el otro dispositivo cercano. Estos dispositivos son comunes en cargadores de móviles, cepillos de dientes eléctricos o etiquetas de identificación por radiofrecuencia (RFID).
La segunda opción son las Técnicas Radiativas (Largo Alcance): este método implica el uso de haces de energía, como microondas o rayos láser, para enviar la electricidad a distancias más largas. Sería como un haz de luz potente que lleva energía en lugar de información. La clave aquí es que el haz debe apuntar con precisión al receptor.
DARPA utilizó esta técnica radiativa, específicamente con láseres, para su experimento. El haz de luz láser viaja desde el transmisor hasta un receptor especial que convierte esa luz directamente en electricidad utilizable .
Hito en la transmisión de energía inalámbrica
En una serie de pruebas llevadas a cabo en Nuevo México, el programa POWER de DARPA consiguió transmitir más de 800 vatios de potencia durante 30 segundos desde un láser situado a 8.6 kilómetros de distancia.
Este hito no solo establece un récord de distancia, sino también de la cantidad de potencia transmitida ópticamente, superando con creces los intentos previos.
En el transcurso de la campaña de pruebas, se transfirió un total de más de un megajulio de energía. Un megajulio equivale a aproximadamente 0.2778 kilovatios-hora (kWh). Esto significa que 1 kWh son 3.6 megajulios. Una bombilla de 60 vatios encendida durante 10 horas consumiría 2.16 megajulios de energía.
Batiendo récords
Para entender la magnitud del logro de DARPA, es importante compararlo con los récords anteriores. Antes de este experimento, los intentos más exitosos de transmitir una cantidad útil de energía óptica (es decir, mediante luz) a distancia eran mucho más modestos.
El récord anterior de potencia transmitida a una distancia considerable era de 230 vatios (una cantidad que ya es significativa, equivalente a un par de bombillas antiguas) transmitidos a lo largo de 1.7 kilómetros durante 25 segundos. Esto ya era un hito, mostrando que se podía mover una potencia apreciable a una distancia relativamente corta.
Existía otra demostración que logró una distancia mayor, de 3.7 kilómetros, pero en este caso, la cantidad de energía transferida no se consideró lo suficientemente relevante como para ser divulgada, o era muy baja. Esto significa que, aunque se alcanzó más distancia, no se logró mover una potencia útil.
Salto cualitativo
En el nuevo experimento, DARPA no solo superó la distancia máxima (de 1.7 km o 3.7 km a 8.6 kilómetros), sino que también cuadruplicó la potencia útil transmitida (de 230 vatios a más de 800 vatios) y lo hizo de manera sostenida (durante 30 segundos). Esto demuestra un salto cualitativo enorme en la eficiencia y capacidad de esta tecnología.
El éxito de este proyecto radica en la innovación tecnológica, especialmente en el dispositivo receptor conocido como Power Receiver Array Demo (PRAD). Este sistema, diseñado por Teravec Technologies con el apoyo de Packet Digital y el Instituto de Tecnología de Rochester, está compuesto por una estructura esférica con una abertura compacta que permite la entrada del haz láser con una mínima pérdida de luz. Una vez dentro, el haz incide sobre un espejo parabólico que lo refleja hacia decenas de células fotovoltaicas, las cuales convierten eficientemente la luz láser en energía eléctrica utilizable .
Aunque la eficiencia actual del sistema es del 20%, se espera que mejore a medida que la tecnología madure, con objetivos a largo plazo para una mayor eficacia. Es importante destacar que las pruebas se realizaron con el transmisor y el receptor en tierra, lo que significa que el haz tuvo que atravesar la parte más densa de la atmósfera. Esto se hizo para probar el sistema bajo el «máximo impacto de los efectos atmosféricos», una condición mucho más desafiante que la transmisión vertical.
Parte de la energía transmitida sin cables se utilizó para preparar palomitas de paíz. / DARPA.
Implicaciones y aplicaciones futuras
La capacidad de transmitir energía de forma inalámbrica a larga distancia tiene profundas implicaciones para diversas aplicaciones, especialmente en los sectores militar y humanitario. En operaciones militares y de ayuda, la obtención de una fuente de energía constante y fiable es crucial. Sin embargo, la distribución de energía a menudo se enfrenta a obstáculos insuperables, como la dificultad de tender líneas eléctricas o el transporte de combustible en áreas remotas o hostiles.
El programa POWER de DARPA busca solventar estas deficiencias construyendo «líneas de transmisión de luz» donde los haces láser pueden transportar energía de forma tan eficiente como los datos se transmiten por el aire. Esta tecnología podría ayudar a crear equipos militares que no dependan de baterías con limitaciones de autonomía o de fuentes de energía conectadas, revolucionando la entrega de energía en el «último kilómetro» en el campo de batalla. Además, la tecnología es escalable y podría integrarse en diversas plataformas, incluyendo vehículos aéreos no tripulados (UAVs).
Palomitas de maíz
Para ilustrar de manera práctica la potencia transmitida, el equipo de DARPA utilizó parte de la energía recibida para hacer palomitas de maíz, un guiño a la película de 1985 «Real Genius», donde un láser se utilizaba para este fin.
Si bien 800 vatios no son una gran cantidad de electricidad a escala doméstica (equivalente a la potencia de un microondas o un tostador pequeño), representan un comienzo práctico y escalable para una tecnología que, si madura lo suficiente, promete redefinir la distribución de energía a nivel global.
