Un team di ricercatori canadesi e tedeschi ha messo a punto una tecnologia che potrebbe cambiare le regole del gioco per fornire energia a dispositivi situati in luoghi remoti o in ambienti estremi. Sfruttando la luce laser e le comuni fibre ottiche, hanno creato un convertitore fotonico di potenza in grado di trasformare la luce in corrente elettrica con un'efficienza superiore al 53%, generando oltre 2 volt.
L'innovazione, nata dalla collaborazione tra l'Università di Ottawa e il prestigioso Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems tedesco, si basa su un approccio ingegnoso. Invece di perdere gran parte della luce laser lungo il percorso, come accade nei sistemi tradizionali di "power-over-fiber", questo nuovo dispositivo massimizza la conversione energetica. "Con questi nuovi dispositivi, la fibra può essere molto più lunga," ha spiegato la professoressa Karin Hinzer dell'Università di Ottawa, sottolineando come questo possa estendere notevolmente la portata della tecnologia.
Il cuore di questa evoluzione tecnologica risiede in una struttura a "multi-giunzione". I convertitori sono realizzati impilando numerosi strati di semiconduttori specializzati, in questo caso una lega di arseniuro di indio e gallio (InGaAsP). Ogni strato, o giunzione, è progettato per assorbire la luce laser e convertirla in energia elettrica. L'accumulo di queste giunzioni permette di raggiungere tensioni più elevate e un'efficienza complessiva notevolmente superiore.
Un aspetto molto importante del progetto è stata la scelta di operare nelle lunghezze d'onda dell'infrarosso, le stesse utilizzate per le telecomunicazioni. Questa scelta non è casuale: la luce a queste frequenze subisce una perdita di intensità molto bassa quando viaggia all'interno della fibra ottica.
Grazie a un modello di simulazione sviluppato appositamente, i ricercatori sono riusciti a progettare e fabbricare un dispositivo che, come confermato da Gavin Forcade, primo autore dello studio, "mostra un miglioramento drastico nella trasmissione di potenza e dati su distanze superiori a un chilometro, dove i sistemi tradizionali non sono praticabili".
Le implicazioni di questa tecnologia sono vaste e potrebbero toccare numerosi settori. Si pensi alla possibilità di alimentare sensori per il monitoraggio di reti elettriche intelligenti (smart grid) senza il rischio di guasti dovuti a fulmini, o di installare videocamere di sorveglianza in luoghi remoti sfruttando l'infrastruttura in fibra ottica esistente. Altre applicazioni includono sensori sottomarini, sistemi di monitoraggio per le pale eoliche a prova di scintilla e, in generale, qualsiasi dispositivo dell'Internet of Things (IoT) che necessiti di una connessione affidabile e di alimentazione in contesti difficili da raggiungere. L'adozione di questi convertitori potrebbe portare a reti di telecomunicazione più robuste e veloci, riducendo i costi e migliorando le prestazioni del sistema.
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