Over de verdwijning van het stopcontact

Herinner je je de tijd nog dat internetten betekende dat u een nummer moest draaien – ongetwijfeld via een vaste lijn – gevolgd door ongeveer 30 seconden wachten tot de hoge pieptonen en pieptonen van modemhandshakes plaatsmaakten voor een helder signaal?

Door: Tony Pallone, Globalspec

Toen kwam breedband, dat afhankelijk was van coaxkabels of glasvezel om veel soepeler verbindingen met het internet tot stand te brengen. Breedband maakte de opkomst van lokale netwerken (LAN’s) en wijdverspreide netwerken (WAN’s) mogelijk, die zowel bekabelde als draadloze connectiviteit konden integreren. Dit legde de basis voor het idee dat men vrijwel overal e-mails zou moeten kunnen versturen, games kon spelen, audio kon streamen en videokanalen kon bekijken. In korte tijd, toen ondersteunende technologieën zoals mobiele telefonie en wifi steeds algemener werden, werd dat revolutionaire concept grotendeels werkelijkheid.

Als we nu terugdenken aan de tijd van inbellen, lijken die piepjes en piepjes bijna ouderwetse overblijfselen, vergelijkbaar met het getik van hoeven van een paardenkoets.

Vandaag de dag is er een soortgelijke revolutie gaande op het gebied van energie. Hoewel het in eerste instantie misschien sciencefiction lijkt, vervullen draadloze stroomnetwerken (WPN’s) de droom van een naadloze, altijd beschikbare ervaring die het gewone stopcontact binnenkort in dezelfde categorie plaatst als de modems van gisteren.

“We gaan van kabelstroom naar vrijwel overal stroom”, aldus Giampaolo Marino, senior vice president strategie en bedrijfsontwikkeling bij Energous Corporation, een bedrijf dat zich op het snijvlak van WPN’s bevindt.

GlobalSpec had onlangs de kans om Marino te spreken om meer te weten te komen over de huidige stand van de technologie:

Wat is WPN?

Het WPN-concept is een uitbreiding van het principe van nabije-veld-energieoverdracht, dat plaatsvindt in magnetische velden (met behulp van inductieve koppeling tussen draadspoelen) of elektrische velden (met behulp van capacitieve koppeling tussen metalen elektroden). Nikola Tesla was een vroege pionier in de verkenning van draadloze transmissie en ontwierp radiofrequentie (RF) resonante transformatorcircuits die nu zijn naam dragen als “Tesla-spoelen”. Hoewel de uitvinder er niet in slaagde een commercieel product te maken met zijn bevindingen, worden zijn methoden nog steeds toegepast in systemen met een kort bereik – bijvoorbeeld medische implantaten zoals pacemakers en oplaadpads voor smartphones die gebruikmaken van de Qi-inductiestandaard – en het lijkt erop dat zijn droom om draadloos stroom over lange afstanden naar huizen en fabrieken te sturen eindelijk zijn tijd heeft gevonden.

Marino beschouwt de huidige stand van de technologie als volwassen en verwacht een versnelde marktacceptatie binnen de komende twee tot vijf jaar. Deze tijdlijn weerspiegelt niet alleen technologische vooruitgang, maar ook het wegnemen van wettelijke obstakels dankzij veiligheidsdemonstraties, die hebben aangetoond dat de menselijke impact van de elektromagnetische interferentie (EMI) die door WPN’s wordt geproduceerd, verwaarloosbaar is – aanzienlijk minder zelfs dan de potentiële impact van langdurig gebruik van mobiele telefoons.

Opschalen vanuit consumententechnologie

Energous ontwikkelt al 12 jaar technologie op het gebied van draadloze energie en bezit meer dan 250 patenten, met een primaire focus op RF-gebaseerde draadloze energieoverdracht. Drie jaar geleden maakte het bedrijf de overstap van consumententoepassingen, zoals het opladen van mobiele telefoons en laptops, naar de IoT-sector. Het bedrijf richtte zich op het vinden van manieren om sensoren en IoT-knooppunten draadloos van stroom te voorzien en zo de noodzaak van batterijen, kabels en menselijke tussenkomst voor onderhoud te elimineren.

De verschuiving, aldus Marino, heeft toepassingen opgeleverd in diverse sectoren zoals transport, logistiek, detailhandel en productie. De rode draad is het elimineren van de kosten die gepaard gaan met de huidige sensortopologieën en het mogelijk maken dat nieuwe sensoren meer data verzamelen. Dit maakt veel intelligentere beslissingen in de toeleveringsketen mogelijk dan momenteel mogelijk is met RFID-tags (radiofrequentie-identificatie), die scannen vereisen en slechts een fractie van de inzichten bieden.

“Stel je [RFID] voor alsof je in een superdonkere kamer bent, en dan heb je een zaklamp”, aldus Marino.

“En nu doe je je zaklamp aan, je schijnt licht op een hoek van die kamer. Je kunt zien wat er in die hoek gebeurt, maar je ziet niet wat er om je heen gebeurt. Het is nog steeds donker.”

Always on

Energous hanteert daarentegen een ‘always-on’-benadering voor dataverzameling, die niet onderhevig is aan de beperkingen van kabels en batterijen voor knooppunten en sensoren. Dit biedt volledige zichtbaarheid die effectief ‘de lichten aanzet’ en ‘donkere plekken’ in de toeleveringsketen elimineert, waar activa verloren kunnen gaan of bederven.

Deze dynamiek vormt de basis voor wat Marino ‘ambient IoT’ noemt, een focuspunt van Wiliot, een bedrijf dat zich bezighoudt met supply chain intelligence en partner van Energous. De IoT-pixels van Wiliot zijn sensortags die werken op Bluetooth Low Energy (BLE) zonder batterijen en zichzelf van stroom voorzien door energie te winnen uit radiogolven. Door gebruik te maken van de Wiliot-tag heeft Energous zijn supply chain-mogelijkheden kunnen uitbreiden.

“Activa worden in principe automatisch gedigitaliseerd en gegevens stromen naadloos van het activum naar de cloud of het netwerk van de klant”, legt Marino uit.

De combinatie van Wiliot en Energous heeft Marino’s bedrijf ook in staat gesteld om schaalbaarheid te demonstreren in een breed scala aan klantinfrastructuren, wat de weg vrijmaakt voor grootschalige implementaties, zoals de modernisering van faciliteiten van een miljoen vierkante meter tegen een fractie van de kosten van RFID.

“We implementeren deze technologie nu al. Dit is niet meer zoals een wetenschappelijk project, misschien drie of vier jaar geleden”, voegde Marino eraan toe.

En toch is dit nog maar het begin.

“Deze technologie zal zich uitbreiden en zich niet alleen richten op IoT”, zei Marino. “Ze zal zich richten op vele andere toepassingen die deel uitmaken van ons dagelijks leven. Het kan een slim huis zijn, een slim gebouw, een slimme stad” – elk van deze toepassingen is een voorbeeld van de groeiende behoefte aan sensoren om data te verzamelen die AI voeden.

Door gereguleerde stroom via de lucht te leveren, zullen WPN’s energie omzetten in een achtergrondvoorziening die die sensoren (en een biljoen andere apparaten) in staat stelt autonoom te werken – zonder batterijen, kabels of de onderhoudskosten die voorheen nodig waren.

En hoe zit het met die stopcontacten? Zullen die verdwijnen?

“Uiteindelijk wel”, zei Marino. “En kabels zullen verdwijnen en alles zal draadloos gebeuren. Zo ziet de toekomst eruit.”