L’acronimo per adesso è sconosciuto ai più, come anche il suo significato. Ma ancora per poco. La WPT, Wireless Power Transmission, è la tecnologia che indica la trasmissione di energia senza l’utilizzo di cavi che facciano da conduttore. Un Wi-Fi dell’elettricità che, come il Wi-Fi internet, potrebbe diffondersi repentinamente in pochi anni, andando a cambiare le nostre abitudini quotidiane, come quelle di industrie, servizi e operatori economici.
Il mercato della Wireless Power Transmission
Tanto è vero che il mercato della WPT, che oggi vale circa 9,4 miliardi di dollari dovrebbe più che triplicare in soli 5 anni, arrivando a generare ricavi per 32 miliardi di dollari entro il 2029.
Il tema viene affrontato nel numero di settembre dello Strategic Report, uno studio mensile che la società di consulenza Strategic MP concentra sui temi dell’innovazione prossimi venturi. Nel documento si evince che il mercato del WPT nei prossimi 5-10 anni si espanderà in base a tendenze specifiche e con diverse concentrazioni geografiche (il 15% dei 32 miliardi finirà in Nord America, il 12% in Europa, il 4% in Sudamerica, il 3% in Africa, con la parte del leone, per il 65% dal Continente asiatico).
C’è da rilevare come la pandemia abbia imposto un rallentamento allo sviluppo di questa tecnologia. Da un lato si è registrata un’interruzione nelle catene di approvvigionamento e nella produzione da parte dei player del settore con soluzioni già commercializzate e, inoltre, l’incertezza del periodo ha comportato una diminuzione della spesa dei consumatori. Dall’altra parte però, la pandemia ha anche portato un maggiore interesse per soluzioni di ricarica che minimizzassero il contatto fisico oltre che migliorassero il comfort e la funzionalità della casa. E questo instilla fiducia sulla futura diffusione di questa tecnologia.
Ambiti di applicazione della Wireless Power Transmission: dai cellulari all’auto elettrica
È importante rimarcare che le stime sul valore dei ritorni economici potenzialmente ottenibili dal Wi-Fi dell’energia variano a seconda di come questa tecnologia verrà sviluppata e in quali ambiti verrà applicata. Si prevede sicuramente un’adozione diffusa nei dispositivi elettronici di consumo, in quanto la maggior parte dei nuovi modelli di smartphone e tablet supporterà la ricarica wireless. Inoltre per i veicoli elettrici è ipotizzabile una crescita significativa, anche perché le infrastrutture stradali potrebbero integrare sistemi di ricarica wireless, integrando tali tecnologie in un contesto più ampio come quello delle smart cities.
Ma oltre alle cites, anche la casa è diventata smart. Ed è lei che fa la parte del leone. La crescente domanda di soluzioni smart perle abitazioni, unita alla crescente diffusione di dispositivi elettronici e dell’IoT, rendono il settore della inarrestabile, con una crescita potenziale di ricavi al 2029 di circa 18 miliardi di dollari, valore di circa 3 volte superiore rispetto alle previsioni del settore industriale e automobilistico. Senza dimenticare gli ambiti industriali e sanitari: fornitura di energia a dispositivi in ambienti complessi o difficilmente accessibili, come sensori in luoghi remoti o strumenti chirurgici in ambienti sterili.
La WPT, grazie alla sua adattabilità, trova applicazione in ambiti differenti tra i quali:
- Automobilistico: offre la possibilità di caricare veicoli elettrici sia in modo statico che dinamico, ottimizzando le operazioni di ricarica (i.e. scooter sharing);
- Aerospaziale: permette di caricare robot lunari, raccogliere la luce solare nello spazio e convertirla in energia elettrica trasmettendola alla terra;
- Distribuzione: garantisce la trasmissione di energia in aree remote e difficili da raggiungere con i cavi;
- Industria: consente la ricarica autonoma di robot e sensori IoT riducendo tempi di fermo e costi di manutenzione, ottimizzando la gestione delle aree di lavoro;
- Smart home: consente di caricare contemporaneamente più dispositivi ed elettrodomestici;
- Medico: permette di caricare biosensori e dispositivi impiantati consentendo la raccolta dei dati dei pazienti senza necessità di ricorrere ad interventi chirurgici.
Come funziona la wi-fi energy transmission
I primi studi di ricerca sul trasferimento di energia wireless risalgono alla fine del XIX secolo, grazie al pioniere Nikola Tesla, il quale intraprese le prime indagini per la costruzione di un sistema di trasmissione di energia elettrica senza la necessità di cavi, utilizzando la Terra e lasua atmosfera come conduttori. Le sue idee visionarie e futuristiche, anche se mai realizzate, hanno contribuito a porre le basi per il progresso delle tecnologie, degli esperimenti e per l’implementazione degli attuali sistemi realizzati di WPT.
In generale, un sistema di alimentazione wireless è costituito da un trasmettitore che trasmette l’energia verso un ricevitore predisposto a riceverla. L’energia viene dunque trasferita in modalità wireless attraverso varie tecnologie (induzione, laser, onde radio, microonde, ecc…). Diversamente dai metodi tradizionali che si basano su un flusso di elettroni all’interno di un conduttore metallico, la WPT sfrutta i campi elettromagnetici per trasferire l’energia nello spazio.
La WPT rappresenta una tecnologia rivoluzionaria che permetterà di trasformare le modalità di utilizzo e alimentazione dei dispositivi, superando i limiti attualmente imposti dall’impiego dei cavi. L’adozione sempre più diffusa di tali tecnologie stimolerà l’innovazione tecnologica e la creazione di nuove imprese nel settore della ricarica wireless con impatti positivi per l’intera comunità quale ad esempio la riduzione dei rifiuti elettronici da gestire, il miglioramento della qualità della vita, la promozione della sostenibilità, facilitando la ricarica e incentivando l’adozione di veicoli elettrici, il miglioramento degli spazi pubblici, rimuovendo cavi e colonnine di ricarica e consentendo una maggiore libertà nel design urbano e architettonico.
Le sfide tecnologiche
Provando a riassumere, attualmente la trasmissione di energia senza fili può essere realizzata attraverso diverse tecnologie, che variano in base al raggio di azione e all’applicazione specifica:
- Ricarica a corto raggio: comunemente utilizzata per la ricarica di dispositivi come smartphone, smartwatch e veicoli elettrici, si basa sull’induzione elettromagnetica, simile a quella utilizzata nei caricabatterie wireless. Tra gli svantaggi, quello di dover allineare trasmettitore e ricevitore.
- Trasmissione a lungo raggio: questa tecnologia, ancora in fase di sviluppo, punta a trasmettere energia su distanze maggiori, utilizzando onde radio, microonde o raggi laser. Tra gli svantaggi, quello dell’efficienza.
Tra le tecnologie attualmente disponibili sul mercato, non esiste una tecnologia ritenuta “migliore” rispetto alle altre, a causa delle specificità dei singoli ambiti di applicazione. Ogni tecnologia ha i suoi punti di forza e di debolezza, che devono essere valutati attentamente, al fine di individuare quella più adatta alle specifiche esigenze.
Si consideri che l’efficienza del trasferimento dipende dalla distanza (maggiore è la distanza, minore è l’efficienza). Per cui lavorare su questi ambiti, e rendere la tecnologia utilizzabile non solo su larga scala ma anche a grandi distanze è il punto decisivo della partita.
Il focus delle attività di Ricerca e Sviluppo e di implementazione di sistemi di WPT si basa su tecnologie in grado di aumentare l’efficienza, la distanza e la potenza di trasmissione. Proprio sullo sviluppo di tecnologie a lungo raggio e cioè su distanze significative, si aprono prospettive interessanti per applicazioni potenziali in settori come la difesa, le telecomunicazioni e lo spazio.
Indubbiamente, lo sviluppo di tecnologie WPT è stato promosso e portato avanti da startup innovative in giro per il mondo, ma è auspicabile che uno o più player affermati nel settore energy&utilities possa decidere di puntare ed investire in maniera importante per permettere l’affermazione definitiva di tali tecnologie.
WPT e campi elettromagnetici: allo studio gli effetti sulla salute
La WPT utilizza campi magnetici ad alta frequenza che sono una fonte di radiazioni elettromagnetiche, i cui effetti sono ancora sotto esame. Per ciò che concerne la sicurezza, gli standard sono ancora in via di definizione, e la sfida importante sarà arrivare a regole e criteri comuni ed universali così come avviene per altri settori. Ci vorrà tempo, perché gli effetti sulla salute dei campi elettromagnetici sono continuamente oggetto di ricerca.
In ogni caso, per garantire tecnologie sicure, sono state sviluppate soluzioni che permettono lo spegnimento del sistema nel momento in cui le onde, durante la trasmissione, vengono attraversate da un corpo. Per supportare le aziende nella gestione di tali aspetti, esistono standard e linee guida di riferimento, in particolare per soluzioni a lungo raggio, oggi maggiormente in commercio.
Il futuro della trasmissione energetica wireless
La Wireless Power Transmission rappresenta una delle tecnologie più promettenti del prossimo futuro, con il potenziale di rivoluzionare il modo in cui alimentiamo i dispositivi elettronici e i veicoli elettrici. La ricerca continua in questo settore potrebbe aprire la strada a un futuro in cui l’energia sia distribuita in modo più efficiente e senza le limitazioni imposte dai cavi. Le sfide rimangono, ma le opportunità superano di gran lunga gli ostacoli.
