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La transferencia inalámbrica de potencia, conocida en inglés como Wireless Power Transfer (WPT), consiste en la transmisión de energía eléctrica desde una fuente de alimentación a uno o varios receptores mediante campos electromagnéticos evitándose el uso de conductores para dicho fin. Los campos electromagnéticos se generan específicamente con el propósito de transferir potencia, lo que supone una diferencia respecto a las técnicas de recolección de energía o energy harvesting. La transferencia inalámbrica de potencia puede emplearse tanto para cargar una batería colocada en el receptor como para una alimentación instantánea sin cables.

Si comparamos la transferencia inalámbrica de potencia con la forma tradicional de transmitir energía mediante conductores, ésta presenta las siguientes ventajas:

• Es más cómoda y fácil de usar de cara al usuario, ya que elimina las dificultades que puedan presentar las conexiones mediante conductores. Además, en algunas técnicas, se pueden cargar varios dispositivos desde una única fuente.
• Se mejora la durabilidad del dispositivo al reducirse el número de componentes con cambios de conexión.
• Mejora y provee una gran flexibilidad a dispositivos que por sus características o uso no permiten reemplazar con facilidad algunos de sus componentes como baterías o conductores. Es el caso de sensores implantados en el cuerpo humano o redes de sensores con un gran número de nodos. En algunas circunstancias, se elimina, incluso la necesidad de recurrir a baterías ya que se transfiere la energía previamente a la activación de dicho dispositivo constituyéndose un sistema de alimentación inalámbrica.
• Permite disponer de productos más ligeros ya que los requisitos en cuanto a la capacidad de las baterías son menores.

El campo electromagnético juega un papel fundamental en la tecnología de transferencia inalámbrica de potencia. Una de las características más significativas del campo magnético es su frecuencia y, consecuentemente, su longitud de onda. Asumiendo un análisis magnetostático (corriente estacionaria), la frecuencia del campo magnético coincide con la frecuencia asociada a la corriente eléctrica que atraviesa el inductor transmisor. Y este parámetro incide en el tipo de transmisión inalámbrica de potencia que se puede realizar. En concreto, las distintas variantes de la tecnología de transferencia inalámbrica se pueden clasificar en tres grandes grupos según la longitud de onda electromagnética implicada, que son:

• Basada en campos lejanos, de regiones radiantes o Fraunhoffer. El emisor y el receptor del sistema de transmisión inalámbrica de potencia se encuentran separados una distancia mayor a al menos dos longitudes de onda. Es el tipo de transmisión que se emplea para las telecomunicaciones o para la transmisión de baja potencia (no pueden alcanzarse mayores niveles de potencia por motivos de seguridad física ante las radiaciones). Se pueden emplear radio frecuencia, ondas microondas o láser, fundamentalmente.
• Basada en campos cercanos, de regiones no radiantes o de Fresnel. Ocurre cuando la longitud de onda es mayor o similar a la separación entre el emisor y receptor de la energía. Los campos magnéticos y eléctricos se encuentran desacoplados. Se encuadra en este concepto la transmisión inductiva, resonante y capacitiva.
• Basada en campo de medio rango o mid-range, que sucede cuando la separación entre los extremos de la transferencia es entre 2 y 8 veces la longitud de onda. Dentro de esta categoría se encuentra la resonancia altamente acoplada, que es una técnica de reciente interés y que se emplea en entorno doméstico fundamentalmente con estas distancias entre transmisor y receptor de energía. No obstante, podría emplearse en campo cercano pero las prestaciones son menores.

En la actualidad, los grupos de investigación abordan la WPT desde una única tecnología, distinguiéndose claramente aquellos que trabajan en campo cercano y los que se dedican a las técnicas de campo lejano. Es más, incluso dentro de cada tipo de campo, los investigadores suelen abordar un único tipo de técnica y aplicación. Desde la red, creemos que un enfoque transversal ayuda a realizar progresos más notables dentro de este campo, en especial cuando la comunidad investigadores está promoviendo en el último par de años cargadores híbridos que integran más de una tecnología para que sea más conveniente de emplear según las condiciones dinámicas de la transferencia.
La transversalidad de la red abarca dos cuestiones. Por un lado, se tratará de una red que constituirá un marco de trabajo para investigadores especializados tanto en campo cercano como lejano, buscando la integración de varias técnicas. Esta integración no es trivial ya que la propagación de ondas electromagnéticas, aunque en distintas bandas de frecuencia, pueden repercutir en interferencias en el sistema y, por lo tanto, en una degradación de las prestaciones del mismo. En este sentido, la transmisión simultánea de datos y potencia en campo lejano pone de manifiesto este fenómeno.

Por otro lado, la red además se constituye para que se aborden distintas áreas de aplicación. Así pues, una de los objetivos de la red es analizar las posibles aplicaciones de las tecnologías WPT en los siguientes sectores:

• Smart grids o redes eléctricas inteligentes, en las que es necesario monitorizar un gran cantidad de parámetros en tiempo real para mejorar la operación de las mismas. La transferencia inalámbrica de potencia puede ser de interés para proporcionar energía a dispositivos sensores sin la intervención del usuario, situaciones en las que no es recomendable por la cantidad de sensores o por la ubicación de los mismos. Uno de los ejemplo de aplicación podría ser la monitorización de líneas de transporte a través de drones.
• Comunicaciones móviles, en las que las propias señales de comunicaciones de datos se empleen para transferir potencia siguiendo un esquema de energy harvesting. En esta línea, se aprovecha la energía transferida por la señal para reducir el consumo de estaciones.
• Vehículos eléctricos, donde la tecnología WPT puede ayudar a incrementar la tasa de penetración del mismo al ser posible su recarga tanto en escenarios estáticos (aparcado) como semi-estacionario (parada de autobús, por ejemplo) o en movimiento (carga dinámica). Existe una gran cantidad de tipos de vehículos eléctricos que pueden beneficiarse de esta tecnología como vehículos submarinos, coches eléctricos, bicicletas, drones o barcos.
• Aplicaciones domésticas, donde puede recargarse dispositivos de pequeña potencia sin cables, bien sea en una ubicación específica o sin previa determinación de su posicionamiento. Se trataría de una extensión de comunicaciones inalámbricas domésticas a transferencia inalámbrica de potencia inalámbrica.
• Redes de sensores inalámbrico, donde los sensores se alimentan a través de un transmisor que recorre la zona de despliegue de una manera previamente diseñada para minimizar los costes de transmisión. Es de utilidad en aquellos escenarios donde no es posible reemplazar las baterías de los sensores.
• Dispositivos biomédicos, que cuentan con un sistema de transferencia inalámbrica de potencia para prolongar su operatividad sin la necesidad de intervenir al paciente para realizar una sustitución de la batería. Existen algunas implementaciones que ya incorporan esta tecnología.