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Auf dem Höhepunkt seiner Karriere war der wegweisende Elektrotechniker Nikola Tesla von einer Idee besessen. Er vermutete, dass Elektrizität über große Entfernungen drahtlos durch die Luft übertragen werden kann - entweder über eine Reihe strategisch positionierter Türme oder über ein System von schwebenden Ballons.
Dinge nicht nach Plan gelaufen und Teslas Ambitionen für eine drahtlose globale Stromversorgung wurden nie verwirklicht. Die Theorie selbst wurde jedoch nicht widerlegt: Sie hätte einfach eine außerordentliche Menge an Kraft benötigt, von der ein Großteil verschwendet worden wäre.
Jetzt, eine Forschungsarbeit hat vorgeschlagen, dass die Architekten des 5G-Netzwerks möglicherweise unabsichtlich das gebaut haben, was Tesla um die Wende des 20. Jahrhunderts nicht gebaut hat: ein „drahtloses Stromnetz“, das angepasst werden kann, um kleine Geräte, die in Autos, Wohnungen, Arbeitsplätze und Gebäude eingebettet sind, aufzuladen oder mit Strom zu versorgen Fabriken.
Da 5G auf einem dichten Netz von Masten und einer leistungsstarken Antennenserie basiert, ist es möglich, dass dieselbe Infrastruktur mit einigen Verbesserungen die Leistung auf kleine Geräte überträgt. Die Übertragung wird jedoch weiterhin unter dem Hauptnachteil der Tesla-Türme leiden: hohe Energieverschwendung, die angesichts der Dringlichkeit der Klimakrise möglicherweise schwer zu rechtfertigen ist.
5G-Netze
Einer von Teslas Türmen, fotografiert 1904.
Wikimedia
Vor Jahrzehnten wurde das entdeckt ein eng fokussierter Funkstrahl kann Strom über relativ große Entfernungen übertragen, ohne dass ein Draht zum Tragen der Ladung verwendet wird. Die gleiche Technologie wird jetzt in der verwendet 5G-Netzwerk : Die neueste Generation von Technologie zum Übertragen einer Internetverbindung auf Ihr Telefon über Funkwellen, die von einer lokalen Antenne gesendet werden.
Diese 5G-Technologie zielt darauf ab, eine 1000-fache Kapazitätserhöhung In der letzten Generation, 4G, können bis zu eine Million Benutzer pro Quadratkilometer eine Verbindung herstellen. Damit gehören Momente, in denen auf Musikfestivals oder Sportveranstaltungen nach Signalen gesucht wird, der Vergangenheit an.
Um diese Upgrades zu unterstützen, verwendet 5G einige technische Magie, und diese Magie besteht aus drei Teilen: sehr dichten Netzwerken mit viel mehr Masten, spezieller Antennentechnologie und der Einbeziehung von Millimeterwelle (mmWave) Übertragung neben traditionelleren Bändern.
Die letzte davon, mmWave, eröffnet viel mehr Bandbreite auf Kosten kürzerer Übertragungsentfernungen. Für den Kontext arbeiten die meisten WiFi-Router im 2-GHz-Band. Wenn Ihr Router über eine 5-GHz-Option verfügt, haben Sie festgestellt, dass Filme reibungsloser gestreamt werden. Sie müssen sich jedoch näher an Ihrem Router befinden, damit dies funktioniert.
Erhöhen Sie die Frequenz weiter (wie bei mmWave, das mit 30 GHz oder mehr arbeitet), und Sie sehen noch größere Verbesserungen der Bandbreite - Sie müssen jedoch näher an der Basisstation sein, um darauf zugreifen zu können. Deshalb sind 5G-Masten dichter gruppiert als 4G Masten.
5G-Masten sind dichter gruppiert als ihre Vorgänger.
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Das letzte bisschen Magie besteht darin, viel mehr Antennen hinzuzufügen - zwischen 128 und 1.024 im Vergleich zu einer viel kleineren Anzahl (in einigen Fällen nur zwei) für 4G. Mit mehreren Antennen können Masten Hunderte von bleistiftähnlichen Strahlen bilden, die auf bestimmte Geräte abzielen, und so Ihrem Telefon unterwegs ein effizientes und zuverlässiges Internet bieten.
Dies sind zufällig die gleichen Rohstoffe, die für die Erstellung eines drahtlosen Stromnetzes benötigt werden. Die erhöhte Netzwerkdichte ist besonders wichtig, da sie die Möglichkeit eröffnet, mmWave-Bänder zur Übertragung verschiedener Funkwellen zu verwenden, die sowohl eine Internetverbindung als auch elektrischen Strom übertragen können.
Experimentieren mit 5G Leistung
Das Experimente verwendete neue Antennentypen, um das kabellose Laden zu erleichtern. Im Labor konnten die Forscher 5G-Leistung über eine relativ kurze Entfernung von etwas mehr als 2 Metern strahlen. Sie erwarten jedoch, dass eine zukünftige Version ihres Geräts 6 μW (6 Millionstel Watt) in einer Entfernung von 6 Metern übertragen kann 180 Meter.
Um dies in einen Zusammenhang zu bringen, verbrauchen gängige IoT-Geräte (Internet of Things) 5μW - aber nur im tiefsten Schlafmodus. Natürlich benötigen IoT-Geräte immer weniger Strom, da clevere Algorithmen und effizientere Elektronik entwickelt werden, aber 6 μW sind immer noch eine sehr kleine Menge an Leistung.
Das bedeutet zumindest vorerst, dass eine drahtlose 5G-Stromversorgung für das Aufladen Ihres Mobiltelefons im Laufe Ihres Tages wahrscheinlich nicht praktikabel ist. Aber es könnte aufgeladen oder mit Strom versorgt werden IoT-Geräte , wie Sensoren und Alarme, die sind voraussichtlich weit verbreitet werden in der Zukunft.
In Fabriken beispielsweise werden wahrscheinlich Hunderte von IoT-Sensoren verwendet, um die Bedingungen in Lagern zu überwachen, Maschinenausfälle vorherzusagen oder die Bewegung von Teilen entlang einer Produktionslinie zu verfolgen. Die Möglichkeit, Strom direkt auf diese IoT-Geräte zu übertragen, wird den Umzug in diesen Bereich fördern weitaus effizienter Herstellungspraktiken.
Kinderkrankheiten
Bis dahin müssen jedoch noch Herausforderungen bewältigt werden. Um drahtlosen Strom zu liefern, verbrauchen 5G-Masten etwa 31 kW Energie - das entspricht 10 Kesseln, die ständig Wasser kochen.
Bedenken, dass die 5G-Technologie Krebs verursachen kann, sind jedoch weit verbreitet von Wissenschaftlern entlarvt Diese von Masten ausgehende Energiemenge könnte unsicher sein. EIN grobe Berechnung schlägt vor, dass Benutzer mindestens 16 Meter von Masten entfernt sein müssen, um die Sicherheit zu gewährleisten Vorschriften von der US Federal Communications Commission festgelegt.
Diese Technologie steckt jedoch noch in den Kinderschuhen. Es ist durchaus möglich, dass zukünftige Ansätze wie eine neue Antenne mit schmaleren und gezielteren Strahlen den Energiebedarf und die Verschwendung jedes Mastes erheblich reduzieren könnten.
Gegenwärtig erinnert das vorgeschlagene System eher an das fiktive „ Wonkavision ”In Roald Dahls Charlie und der Schokoladenfabrik, die das Kunststück vollbrachten, Süßwaren in Fernseher zu strahlen - aber einen riesigen Schokoladenblock verwenden mussten, um am anderen Ende einen viel kleineren zu produzieren.
Da es im Vergleich zu der Leistung, die es an Geräte liefert, viel Strom verbraucht, ist die drahtlose 5G-Stromversorgung derzeit spekulativ. Wenn Ingenieure jedoch effizientere Wege finden, um Elektrizität durch die Luft zu strahlen, könnte es durchaus sein, dass Nikola Teslas Traum von drahtloser Energie verwirklicht werden könnte - über 100 Jahre, seit seine Versuche fehlgeschlagen sind. 
Elena Gaura , Associate Dean for Research, Coventry University und James Peter Brusey , Professor für Informatik, Coventry University
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