WiTricity, il sogno di Nikola Tesla realizzato (a metà)

Articolo a cura di Piero MARINO

“La trasmissione economica dell’energia senza fili è di importanza fondamentale per l’uomo”, è ciò che affermava Nikola Tesla su Electrical World and Engineer il 7 Gennaio 1905. Oggi, a distanza di più di un secolo, sarà certamente possibile caricare componentistica come gli smartwatch appoggiandoli su un apposito banco e senza alcuna connessione fisica ma, plausibilmente, si è ancor lontani dal definire vetuste le tradizionali modalità di trasmissione dell’energia.

Eppure la trasmissione dell’energia senza fili continua ad essere la frontiera della ricerca in tutto il mondo.

WiTricity, gli inizi

Nel giugno 2007 l’Istituto di Tecnologia del Massachusetts (MIT) ha annunciato alla comunità scientifica mondiale la riuscita dell’esperimento per il trasferimento di energia senza fili, subito ribattezzato WiTricity, evidente contrazione dei termini inglesi wireless ed electricity.

WiTricity è costituito da un trasmettitore valvolare basato su un oscillatore Colpitts che eroga 400 W. I circuiti risonanti sono entrambi costituiti da cinque spire circolari dal diametro di 60 cm, spaziate in modo da autorisonare alla frequenza del trasmettitore valvolare. Un accoppiamento induttivo, costituito da una spira, trasferisce la potenza erogata dal trasmettitore valvolare al circuito risonante emittente con una resa di circa il 37%, ne consegue che la potenza emessa dal circuito risonante emittente è di circa 150 W. Conseguentemente, WiTricity sarà in grado di accendere una lampadina da 60 W alla distanza di 2 m, superata la quale il campo magnetico si smorza rapidamente.

E in Italia?

Su un’altra scala di potenze, invece, si colloca il prototipo realizzato nei laboratori di Telecom Italia (TILab). Esso, infatti, è stato concepito per trasmettere potenze dell’ordine del Watt, sufficienti ad alimentare nodi di reti di sensori senza fili.

In tal caso, un trasmettitore quarzato fornisce un segnale a radiofrequenza ad un cavo coassiale a 50 Ω, avente l’altro estremo richiuso su se stesso. Tale richiusura, geometricamente dimensionata in modo da avere anch’essa un impedenza di 50 Ω, è di fatto un accoppiatore induttivo di Faraday, consentendo pertanto il trasferimento del campo magnetico al circuito risonante emittente. A distanza di circa un paio di metri un circuito risonante ricevente risuona esattamente alla stessa frequenza del circuito risonante emittente. L’energia raccolta dal circuito risonante ricevente è poi trasferita per induzione magnetica su un’ulteriore cavo richiuso su se stesso e a bassa impedenza che alimenta una lampadina.

Si noti che entrambi i sistemi basano il loro funzionamento sull’accoppiamento magnetico tra due circuiti risonanti e pertanto non sufficienti per valutare l’opportunità di eliminare le ingombranti infrastrutture elettriche attualmente necessarie per la trasmissione di energia su lunghe distanze. Persino in contesti più piccoli come isole, piccoli borghi o energy community, infatti, sarebbero necessari circuiti risonanti di dimensioni esagerate.

Un’opportunità in tal senso potrebbe venire dalla tecnica di trasmissione di energia basata sulla propagazione delle onde elettromagnetiche sotto forma di microonde o laser, tecnica peraltro ben conosciuta ma ancora poco usata a causa del basso rendimento.

Al momento, quindi, non possiamo godere del progresso ambientale ed economico che determinerebbe l’eliminazione di cavi e tralicci. Il new deal dell’energia senza fili, almeno quella trasmessa su lunghe distanze, pertanto, rimane ancora lontano.