¿Cuáles son los retos que enfrenta la carga inalámbrica?

La tecnología ya existe, pero diversos factores retrasan su éxito en el mercado masivo

Nos encontramos a principios de 2014, pero sólo bastaron un par de meses para que cientos de nuevos dispositivos móviles y portables fueran presentados tanto en el CES como en el MWC. Los más recientes smartphones y tablets de las marcas más importantes ya no estarán solos, los relojes y los brazaletes inteligentes llegaron para quedarse y proveer a tu muñeca de un poder nunca antes visto. No obstante, el incremento en la cantidad de dispositivos que usamos significa un mayor número de cables y cargadores, así como más energía y tiempo necesarios para recargar las baterías.

Tesla es el mayor referente de la transmisión inalámbrica de energía
Tesla es el mayor referente de la transmisión inalámbrica de energía

Desde los inicios del teléfono celular hemos dependido de cables conectados directamente a la corriente eléctrica para recargar su pila. Durante años, nos acostumbramos a que ésta durara alrededor de una semana, pero con la llegada de los smartphones y su gran capacidad de procesamiento y conectividad a Internet, esos días quedaron atrás. Ahora, es necesario recargar la batería de nuestro teléfono por lo menos 1 vez al día, incluso más veces si nuestros hábitos así lo dictan.

La carga inalámbrica es una alternativa real que podría eliminar algunos de los cables y cargadores, así como volver más eficiente el proceso de recarga. Este tipo de tecnología no es nueva: desde el siglo XIX, Nikola Tesla llevó a cabo experimentos y condujo una ardua investigación acerca de la transmisión de energía a través del aire. Más recientemente, nuevos productos que adaptan este tipo de tecnología han surgido, pero distintos factores no han permitido que la energía inalámbrica se convierta en el común denominador para la recarga de baterías. En algún momento sucedió algo similar cuando se dio a conocer la conectividad inalámbrica por Bluetooth y Wi-Fi, mismas que ahora se encuentran en casi todos los dispositivos y establecimientos alrededor del mundo.

En el presente artículo analizaremos el contexto actual de la carga inalámbrica y los retos que deberá superar para convertirse en el nuevo estándar para la recarga de todo tipo de baterías.

Tipos de carga inalámbrica

Existen 3 distintos tipos de carga sin cables: por radio, por inducción y por resonancia. La carga por medio de ondas de radio es adecuada en dispositivos que requieren poca energía y que se encuentren dentro de un radio de 10 metros del transmisor de la carga.Principalmente se usa para recargar las baterías de implantes médicos, como aparatos para la sordera y marcapasos. El transmisor envía una onda de radio con frecuencia de 915 MHz, la cual es convertida en energía por el dispositivo. Este método ofrece gran flexibilidad, pero la obtención de carga es baja y expone a las personas a contaminación eléctrica, mejor conocida como smog eléctrico.

La carga por inducción funciona por medio de bobinas que transmiten y reciben energía eléctrica, pero la separación entre ellas debe ser mínima para que la transmisión sea efectiva. Los cepillos de dientes electrónicos han utilizado este tipo de carga durante años, y actualmente el mercado de los teléfonos celulares es el que cuenta con mayor crecimiento en la adopción de esta tecnología. El ejemplo más claro es el Powermat de Duracell, un cargador que permite colocar dispositivos sobre su superficie lisa para recargarlos sin necesidad de cables, excepto claro, el cable que va del Powermat a la corriente eléctrica.

La carga por resonancia servirá para recargar automóviles eléctricos
La carga por resonancia servirá para recargar automóviles eléctricos

El tipo de carga por resonancia puede llevarse a cabo con una separación de hasta 5 metros; al igual que en la carga por inducción, se emplean 2 bobinas de cobre: una que envía y otra que recibe energía. La diferencia es que en este método la transferencia de energía sucede cuando ambas bobinas cuentan con la misma frecuencia. Actualmente, se han efectuado pruebas en las que la carga por resonancia ha logrado entregar aproximadamente 3000 watts con una eficiencia de entre 80% y 90%.

El estándar

Al igual que sucedió con la conectividad inalámbrica, mejor conocida como Wi-Fi, es necesario definir un estándar que permita a los fabricantes integrar en sus dispositivos los elementos de carga inalámbrica que sean compatibles con toda la industria. Existen 3 principales grupos empresariales involucrados en el tema, y cada uno ha desarrollado su propio estándar. Es aquí donde comienza la batalla por definir cuál de éstos será el estándar elegido por todo el mundo.

Rezence es la marca de carga inalámbrica de A4WP
Rezence es la marca de carga inalámbrica de A4WP

Uno de los grupos involucrados es la Alliance for Wireless Power (A4WP). Ésta utiliza una señal de alta frecuencia cercana a los 7 MHz, lo que permite a los dispositivos recargarse mientras se encuentran a una distancia moderada del transmisor. Por su parte, la Power Matters Alliance (PMA) trabaja con una señal de baja frecuencia a 300 kHz, por lo que es necesario que el dispositivo que se desea recargar esté en contacto con el cargador todo el tiempo.

Sin embargo, el contendiente más antiguo es el Wireless Power Consortium (WPC), mismo que en 2008 presentó Qi, la tecnología de carga inalámbrica más usada en la actualidad. Originalmente, la tecnología podía operar a no más de 5 mm de distancia y necesitaba que el dispositivo fuera colocado de manera correcta para que la transmisión de energía comenzara. Este problema ha sido resuelto gracias a que se diseñó una configuración de multibobinas que adapta la frecuencia para compensar cualquier interferencia provocada por algún metal o ser vivo. Esto permite al cargador transmitir energía al dispositivo hasta a 5 cm de distancia.

El estándar Qi es uno de los más importantes
El estándar Qi es uno de los más importantes

Hasta hace poco, WPC era reconocido como el líder indiscutible de la categoría, sobre todo por la cantidad de empresas que lo respaldan, como HTC, LG y Samsung, además de estar presente en smartphones populares, como el Nexus 4 de Google y el Lumia 920 de Nokia. Sin embargo, apenas el mes pasado, PMA y A4WP firmaron un acuerdo preliminar mediante el cual ambas instancias compartirán su tecnología. Este movimiento cambia las reglas del juego y complica la existencia a Qi. Por su parte, PMA cuenta con el respaldo de AT&T, Google y Starbucks. Los establecimientos de la cadena de cafeterías son algunos de los lugares preferidos por la gente para obtener Wi-Fi gratis, lo que los convierte en la plataforma ideal para implementar e impulsar la tecnología de PMA.

Los retos

Uno de los principales problemas de la transmisión de energía inalámbrica es el tema de la eficiencia. Los cargadores inalámbricos generan un desperdicio energético mucho mayor que los cargadores tradicionales: hasta 30% de energía eléctrica se pierde en el proceso de recarga, lo que significa mayor gasto y contaminación.

Cada año se desperdician millones de watts por dejar electodomésticos conectados
Cada año se desperdician millones de watts por dejar electodomésticos conectados

En el mundo existen aproximadamente mil millones de smartphones, si consideramos que cada teléfono requiere en promedio de 5 W para cargarse por completo y suponemos que lo hace cada 2 días, el total de energía requerida anualmente sería de 910 mil millones de watts. Si se emplearan cargadores por inducción, esta cifra aumentaría hasta 1.125 mil millones de watts, lo que significa un desperdicio de 225 mil millones de watts. Según la Comisión de Energía de California, la electricidad desperdiciada serviría para dar energía a 35,000 hogares y produciría 100,000 toneladas métricas de dióxido de carbono cada año.

Aún así, los cargadores tradicionales desperdician entre 60 y 100 veces más energía que los cargadores de inducción, aspecto que se debe a la cantidad de electricidad que consumen por mantenerse conectados a la corriente durante varias horas al día, incluso cuando no hay un dispositivo que lo necesite. Una de las ventajas de la carga por inducción es que puede contribuir a la reducción de desperdicio si se implementa en los cargadores la función de apagado automático, la cual se activa cuando no hay un aparato que lo esté usando.

Otro reto importante es la adopción, la cual ha experimentado un crecimiento más lento de lo esperado. Podría pensarse que la falta de materia prima o de empresas interesadas en el desarrollo de esta tecnología son los factores que han frenado la adopción, pero no es así. Para que la carga inalámbrica esté presente en más dispositivos, es necesario llegar a un acuerdo, es decir, definir un estándar.

Starbucks impulsa la adopción de la carga inalámbrica
Starbucks impulsa la adopción de la carga inalámbrica

En la sección anterior introduje brevemente la situación actual de los 3 principales competidores, los cuales buscan imponer su propio estándar. Lo que no mencioné es que Qualcomm se involucró tanto con WPC como con A4WP; para muchos, eso significa que la empresa busca no sólo el beneficio propio, sino también encontrar un punto medio en el que ambas partes puedan ponerse de acuerdo. Aunque eso no ha sido confirmado, contar con un estándar único y abierto disminuirá los obstáculos que frenan la adopción. La historia no miente, basta recordar que tanto el USB como el DVD pasaron por un proceso similar hasta que finalmente se estandarizaron y la adopción se aceleró como consecuencia.

Toq de Qualcomm se carga inalámbricamente
Toq de Qualcomm se carga inalámbricamente

El hecho de que Apple no haya incluido en sus productos ninguna de las tecnologías de carga inalámbrica disponible tampoco contribuye a mejorar la adopción. El iPhone y el iPad son 2 de los dispositivos móviles más vendidos en todo el mundo, el que no sean compatibles con cualquiera de los tipos de carga inalámbrica disminuye la demanda de esta tecnología, al igual que ha sucedido con la conectividad NFC. El tema no es culpar a Apple, pero no hay duda de que sus productos influencian a una gran parte de los usuarios de dispositivos inteligentes. Algunos rumores acerca del próximo lanzamiento del iWatch indican que el reloj podría recargarse de manera inalámbrica, lo cual planta una duda importante: ¿Apple implementará alguno de los estándares actuales o desarrollará uno propio? Si la empresa dirigida por Tim Cook decidiera irse por la segunda opción, el tema de la estandarización podría complicarse aún más.

Finalmente, si se lograr establecer un estándar único para la carga inalámbrica, la cantidad de inversión necesaria para implementar este tipo de hardware en establecimientos comerciales, hoteles, oficinas y lugares públicos, por mencionar algunos, sería muy elevada. Un ejemplo claro es el que vivimos con la introducción del Wi-Fi en México, aunque cada vez más lugares ofrecen Internet inalámbrico, aún nos encontramos en una de las primeras fases de su implementación.

La tecnología podría servir para cargar varios dispositivos dentro del automóvil
La tecnología podría servir para cargar varios dispositivos dentro del automóvil

Como muchos avances tecnológicos, la carga inalámbrica tiene muchas ventajas y desventajas, algunas de las fallas están en vías de mejorar, por lo que su potencial es cada vez mayor. Cada uno de los jugadores involucrados en la estandarización de esta tecnología tiene sus propios intereses, sobre todo monetarios. Para lograr alcanzar un acuerdo que beneficie a la población mundial, tanto en lo económico como en lo ecológico, será necesario que todas las partes se pongan de acuerdo. Son este tipo de avances los que ayudarán a moldear nuestro futuro y la manera en que usamos la tecnología.

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