1870 s
El
fenómeno piezoeléctrico fue descubierto en 1880 por los físicos franceses
Jacques y Pierre Curie, concluyendo que ciertos materiales generan una
polarización eléctrica proporcional a una tensión mecánica aplicada a través
del efecto piezoeléctrico [1]
El punto de inflexión de la primera realización de la transmisión de energía eléctrica de
cable a inalámbrico se remonta al siglo pasado: Hertz proporcionó pruebas concluyentes de la
existencia de ondas electromagnéticas y Nicola Tesla encendió con éxito la lámpara fosforescente
con la bobina de Tesla [33] 34] [35] Sin embargo, sus realizaciones implican un campo eléctrico
innecesariamente grande [36]
Esta tecnología se
originó a partir de la idea de Nikola Tesla en 1890 [64]
Un pionero en el área de transferencia de energía por densidad de flujo electromagnético fue el
científico serbio Nikola Tesla [47] El concepto de transferir energía sin cables existe desde hace más de un siglo.
Fue demostrado por primera vez por Nikola Tesla en 1891 [0] Utilizó el descubrimiento de la inducción
electromagnética de Michael Faraday, en el que un cable portador de corriente induce una corriente en
cables conductores adyacentes [8]
Tesla demostró que la transmisión
inalámbrica de energía podría ser más eficiente si las bobinas que transfieren energía estuvieran en resonancia. [9] en 1891 diseñó la bobina de Tesla, que era un dispositivo con una
longitud de unos 40 m. La bobina de Tesla funcionaba con una señal de 300 kW a una frecuencia de 150
kHz y podía transmitir electricidad hasta 3 km sin utilizar un cable [48]
Nikola Tesla diseñó la Torre Wardenclyffe, también
conocida como Torre Tesla, uno de los primeros experimentos
para probar una potencial WPT [27] [28] [29]
Hutin y LeBlanc escribieron una patente para un sistema TIP para ferrocarriles eléctricos en 1894. [18]
El método de transferencia de potencia utilizando tecnología IPT fue demostrado por primera vez en 1898 por Nicola Tesla. [53]
1900 s
En 1904, el concepto TIP
fue propuesto por primera vez por Nikola Tesla para desarrollar un sistema
global con “transmisión de energía eléctrica sin cables” [63]
Como siguiente paso, el científico
serbio planeó construir un sistema para la transmisión inalámbrica universal de electricidad mediante
torres de transmisión y recepción. La Torre de Transmisión Experimental de Tesla se construyó en Long
Island (conocida como Torre Wardenclyffe). Sin embargo, debido a la falta de fondos para futuras
investigaciones, el proyecto Tesla se cerró en 1906 y la torre fue demolida en 1917 [49]
El concepto de
transformador acústico fue introducido como transformador cerámico
originalmente hace más de medio siglo por C. A. Rosen[2]
implementar marcapasos totalmente implantables por la aparicion de los transistores [1].
La idea de utilizar un IMD para ayudar a los pacientes se origina desde la década de 1950, con a posibilidad de
En la década de 1960 Shuder [14] trabajó en sistemas TIP resonantes de alta frecuencia para su uso en dispositivos médicos. William C. Brown [15] demostró la transferencia de energía radiativa utilizando células solares montadas en satélites que transmitían energía a la Tierra mediante rayos de microondas.
John Schuder
(1961) [50], William Brown (1964) [51] y Peter Glaser (1968) [52] también llevaron a cabo experimentos
posteriores en el campo de la transferencia de energía inalámbrica
En 1964, se propuso y aplicó por primera vez el sistema de carga
inalámbrica de tipo radiación de microondas para complementar la energía de un helicóptero
especial [37] Aunque la radiación de microondas es muy adecuada para transmitir información,
provocará una gran pérdida de energía debido al espacio de radiación divergente al transmitir
energía, y la eficiencia de transmisión de energía es muy baja. Desde entonces, la transmisión
de energía inalámbrica inductiva electromagnética basada en la ley de inducción electromagnética
de Faraday se ha convertido en una nueva dirección de investigación [38][39][40]
El grupo dirigido por William Brown llevó a cabo el primer experimento MPT relevante en el que
propulsaron un modelo de avión en 1964. [61] Especificamente William C. Brown de Raytheon Company propuso la transmisión de
energía por microondas para impulsar un helicóptero [62]
En 1968, Peter Glaser definió la energía solar espacial/
satélite (SSPS). La idea detrás de este sistema de energía renovable es que un satélite geoestacionario
recoja la energía solar a través de un condensador. Luego, convierte esta energía en electricidad
mediante paneles solares. Con un circuito MPT, refleja la energía a la Tierra. [61]
1970 s
Experimentos con WTP se han hecho desde los 70. El Departamento de Energía de USA demostro la viabilidad del concepto SPS [3]
En 1973, el Dr. Peter
Edward Glaser acuñó la idea de un SSPS capaz de transmitir
energía a través de microondas desde un GEO a una estación
colectora de microondas terrestre en la Tierra [30] [31]
En 1975, se llevó a cabo un experimento histórico conocido como la demostración de Goldstone [7]
En 1975 también transmitieron 450 kW a un receptor situado a 1 milla
del transmisor mediante microondas. En los años 80, los pequeños vehículos aéreos que volaban a 21
km de altitud recibían 500 kW a través de un microondas de 5,4 GHz. Estos aviones formaban parte
del proyecto Plataforma de retransmisión estacionaria a gran altitud (SHARP), en el que los aviones
proporcionaban servicios de telecomunicaciones. Actualmente, el MPT está ganando atención para la
propulsión de vehículos aéreos no tripulados.[61]
En 1976, , se introdujo por primera vez el concepto de transferencia dinámica de energía inalámbrica (DWPT) [41] el Laboratorio Nacional Lawrence Berkley probó por primera vez la viabilidad de la carga inalámbrica dinámica [21]
Para operar el sistema en resonancia, era necesario aumentar la frecuencia de operación. Esto requería convertidores de potencia de modo conmutado de alta frecuencia y cables conductores que tuvieran una baja resistencia a la CA (por ejemplo, cables Litz [10]).
80 s
Los inventos de Tesla condujeron a avances en implantes médicos con carga inalámbrica a finales de los años 1980 [11][12]
En 1981, Brown desarrolló una rectina de película delgada adecuada para aplicaciones aéreas. [22 ]
Boys, Green y Covic desarrollaron sistemas IPT dinámicos para aplicaciones de manipulación de materiales [14]
Boys y Covic [22] desarrollaron sistemas IPT para vehículos y autobuses de guiado automático. Hui trabajó en el desarrollo de cargadores de baterías inductivos planos para dispositivos móviles [24]
90 s
El Instituto Francés del Petróleo en junio de 1990 patento su sistemas de transmisión inalámbrica a través de metal con “Process for Signal Transmission Without Electric Connection Through a Conducting Wall, the Hull of a Ship for Example, and a Device for Implementing [the] Same”. el concepto se basaba en generar inducción mutua. Esta metodología era ineficiente ante el blindaje de Faraday y los mecanismos de desmagnetización [2]
sistemas de captación de energía inductiva y carga de vehículos eléctricos (EV) en los años 1990 [13-14]
los investigadores han intentado encontrar técnicas para cargar los telefonos moviles de forma inalámbrica desde su invencion en 1990 [15-17]
El
caso mas interesante de WTP fue el de
Grand-Bassin en 1994 con 700 m de la cima con una potencia de 10 kW.,
sirviendo como proporsion de energia electrica
adicional en los albergues. [3]
En
1994, Heeres [42] propuso un sistema de transferencia de energía submarina sin
contacto para sensores submarinos, lo que inició el auge de la investigación de la
tecnología UWPT.
1995
F. Groz en 1995 asigno otra patente para la marina de
USA “[a] Wireless Shipboard Data Coupler
este sistema inyectaba en el casco
metálico una corriente alterna de alta frecuencia en la superficie metálica,
produciendo campo eléctrico en las
corrientes superficiales que pasen la
barrera, esto requiere de acoplamiento de señal . o era viable para la transison
por el casco. [2]
En 1997 a Dynamotiv Canada Corp con DJ Connor
patenta y presenta el ultrasonido como
alternativa para transferir señales por metal “[an] Acoustic Transformer with
Non-Piezoelectric Core”,, su sistemase formaba por dos transfuctores
piezoelectricos alineados en lados opuestos y acoplados acusticamente en un
medio no piezoelectrico. [2]
Brown, se orientaron
inicialmente hacia aplicaciones de alta potencia, incluida la alimentación
remota de vehículos aéreos no tripulados (UAV) y diversas aplicaciones de
energía solar espacial (SSP) [4]
Se demostró la rectina dipolo usando barras de
aluminio para construir el dipolo y la línea de transmisión. Recenas dipolo impresas linealmente
polarizadas a 35 GHz 39% y 70% .La rectina dipolo impresa de 5,8 GHz se
desarrolló en 1998 con 82% de eficiencia de conversión , se desarrollaron
recenas polarizadas duales con parche Microstrip a 2,45 GHz y 8.51 GHz. Se desarrollo rectina
polarizada circularmente sin necesidad de alineacion estrcita entre antena tx y
rx a 5.8 GHz con 60% de eficiencia. [5]
En 1998 se diseñó un filtro de paso bajo CPS
de elementos agrupados [5]
Otra patente en 1999 es [an] Ultrasonic Data Communication System” [6] En
1999 tambien se presentó un filtro de paso bajo CPS que utiliza una rendija transversal
y una brecha acoplada en paralelo de discontinuidades de CPS. [5]
Para el enlace eléctrico se han propuestos
frecuencias 6,78 MHz, 13,56
MHz y
40,68 MHz para el
enlace eléctrico [6] ,
2000 s
Mediados de la década de 2000, Soljacic demostró la teoría del acoplamiento por resonancia magnética de Tesla transfiriendo
de forma inalámbrica 60 W de potencia a una distancia de 2 m [25] El interés público en este experimento llevó al desarrollo de una empresa llamada
WiTricity.
. En 2007, Marin Solja [43] propuso el típico sistema MCTIP de rango medio, que desempeñó un papel destacado en el mundo académico.
El acoplamiento
resonante se propuso por primera vez en 2007, y se utilizaron
circuitos resonantes simples para hacer que las bobinas resonaran,
permitiendo la transferencia de energía a distancias medias a
frecuencias superiores a 1 MHz. [7] El primer uso óptimo documentado
de RIPT para WPT fue realizado por Kurs et a, logró una eficiencia de transmisión de alrededor del 90% a 1 my del 40% a 2 m [32]
En 2007 el MIT logro un sistema de transferencia de potencia (WPT), que permitió la transmisión de la electricidad necesaria para encender una bombilla de 60 W a una distancia de 2 m [47] [32]
El estándar Qi (un nombre chino que significa flujo de energía vital) fue el primer estándar para
la transferencia inalámbrica de energía, desarrollado por Wireless Power Consortium e introducido
en el mercado en 2008 [56][57][58]
El primer sistema RPEV, conocido como vehículo eléctrico en línea
(OLEV), fue construido por el Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología
de Corea en 2013, como se muestra en la Fig. 3b. Se construyó una
calzada de 2,4 kilómetros con cables y bobinas bajo la superficie de la
carretera y en este sistema se utilizaron dos RPEV.
Finales de la década de 2000, La carga inalámbrica dinámica de vehículos eléctricos fue investigada en el Instituto
Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST) en 2009, . [26]
En 2009, el Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST)
desarrolló el primer prototipo de vehículo eléctrico en línea (OLEV) [44][45]
]. En
los años siguientes, KAIST comercializó y actualizó rápidamente sus productos
OLEV [46]
2010 s
Principios de la década de 2010 Se lanza el estándar Qi, que es el estándar de carga más ampliamente adoptado
para cargadores inductivos. [8] En 2010 estuvo disponible una versión mejorada de este estándar ,
y el fabricante que promovió este estándar fue Nokia [59]Posteriormente, otras empresas se sumaron a este estándar, como Toyota, LG, Samsung, Philips,
Sony, Microsoft, Apple, Huawei, etc [60][54]
Mediados de la década de 2010 La alianza Airfuel se formó después de que Alliance For Wireless Power se
fusionara con Power Matters Alliance. [8]
Desde finales de la década de 2010 hasta la actualidad Se desarrollaron estándares de carga SAE para la carga inalámbrica de vehículos eléctricos [8]
en 2015 se habían desarrollado tres estándares para la transferencia inalámbrica de energía: -
estándar Q [54]
PMA (Alianza sobre
Asuntos de Energía); - A4WP (Alianza
para la Energía Inalámbrica)
Sin embargo, en 2015, PMA y A4WP se fusionaron para formar una organización, el estándar
AirFuel Alliance [55]
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