sciencetalk

Is dit een hoax of kan het echt ?
 
http://gizmodo.com/these-unbelievable-cells-turn-wi-fi-signals-into-usable-1460796633
 
.. en een paar weken geleden
 
http://arxiv.org/abs/1505.06815
 
Ongelofelijk ! Kan dit omdat de frequentie zo hoog is ? Kun je ook energie aftappen van telefoon/GSM masten of zo ?
 

 
 

In theorie is dit mogelijk. Maar de energie die een WIFI zendpunt uitstraalt ligt in de orde van 10 mW.
Op een golflengte afstand is dat tot ca 0,1 mW afgenomen in een dipool antenne. En dat is bij 2400 MHz 12 cm afstand.
Bij iedere verdubbeling van de afstand houd je nog een kwart van de energie over.
Alleen uiterst energiezuinige applicaties zijn op deze basis realistisch.

Het vermogen dat een wifi router mag uitstralen ligt toch wel een stukje hoger. Als je de amerikaanse (fcc) norm aanhoudt is het zelfs 1 watt met een antenne-gain van maximaal 6 dB (paar stacked dipoles of iets dergelijks). Praktische access points die je in de winkel kunt kopen houden het meestal bij 0.5 watt.

Maar dat is ook meteen het maximum dat je zou kunnen halen door het access point letterlijk in een afgesloten doos te plaatsen met een ontvangende antenne (of het gewoon direct op de uitgang aan te sluiten for that matter).

Met een beetje afstand valt het vermogen echter aanzienlijk. Met een antenne zo groot als een laptop kun je op enkele meters wellicht nog 1 mW vermogen opvangen. Dat is zeker niet genoeg om een laptop op te laten lopen, maar meer dan genoeg voor pakweg een horloge.

En of je er een smartphone mee opgeladen kunt houden: niet echt. Een beetje smartphone heeft een accu in de orde van 5 Wh capaciteit en bij minimaal gebruik is die toch na een dag of 4 wel leeg. Het gemiddelde verbruik is dan ca 25 mW, fors meer dan je theoretisch aan signaal kunt opvangen van een access point dat op vol vermogen draait en een paar meter verderop staat. Uiteraard zou je een smartphone best kunnen laden met 1 mW of iets dergelijks, alleen ben je dan een maand aan het laden voor nog geen dag praktisch gebruik.

Ik heb even gekeken: mijn laptop ontvangt op 2 meter afstand -40 dBm (voor de ontvanger is dat een sterk signaal).
De energie daarvan bedraagt echter maar 0,0001 mW

Dat is wel een gangbaar getal, hoger dan -20 dBm wordt het sowieso zelden tenzij je wellicht de laptop pal tegen het access point aan zet. Vandaar zei ik al een antenne zo groot als een laptop, niet de antennetjes die normaliter in een laptop zitten. Ik vermoed dat met een array antennes op een koperen plaat zo groot als een laptop 1 mW haalbaar is op 2 meter. Dit vergt wel modificatie van het access point zodat het continu op vol vermogen blijft uitzenden, of er nou data is of niet. Buren zullen het niet leuk vinden denk ik

Als je dat lukt heb je een antenne met een winst van 40 dBd. Daar zullen bij de sterrenwacht wel belangstelling voor hebben.

Het werkt natuurlijk niet op die manier, anders zou je nog meer energie overhouden naarmate je antenne beter is. Overigens is 40 dBd gain op 2.4 GHz een schotel van een meter of 3 - fors maar niet heel bijzonder.

Waar het om gaat is hoeveel energie je kunt pakken uit een antenne. Voor het gemak maar even aangenomen dat het is een isotropische straler is is dat gewoon het vermogen gedeeld door het deel van een denkbeeldige bol met een straal gelijk aan de afstand. Op 2 meter afstand is die bol 50 m2. Om 1/1000e van het zendvermogen terug te pakken heb je 0.05 m2 antenneomvang nodig - komt aardig in de buurt van het formaat van een laptop.

Er zitten wel wat haken en hogen aan, maar qua grootte-orde denk ik dat het wel een indicatie geeft van wat mogelijk is.

Benm schreef: maar qua grootte-orde denk ik dat het wel een indicatie geeft van wat mogelijk is.

Goh, het is een idee dat voorbijkomt iedere keer als je een student met een oscilloscoop leert werken, en die op de autoscale-knop duwt.
 
Aangezien alles werkt als antenne voor alle straling, enkel met variërende efficiëntie, zie je dan altijd meteen de meest dominante frequentie in ons dagelijks leven te voorschijn floepen, de fameuze 50Hz brom. (60Hz in de VS).
 
Dus als je zoiets wil bouwen, wil je waarschijnlijk de straling op 50Hz gebruiken, i.p.v. de Wifi of GSM-straling, die een stuk minder vermogen hebben.
 
Met die 50Hz zijn er nog dingen gedaan:
Bijvoorbeeld gebruiken als klok i.p.v. een moeilijk te kalibreren kristal: http://www.intersil.com/content/dam/Intersil/documents/an13/an1342.pdf
Oppikken van energie (zoals je voorstelt) voor kleine sensoren of RFID's: http://www.popsci.com/technology/article/2011-07/new-printable-devices-can-harvest-ambient-energy-power-small-electronics
Lichaam-antenne gebruiken om positie van lichaam in te schatten: http://uwdata.github.io/hcid520/readings/Cohn-Humantenna.pdf
 
De meeste bronnen die het geprobeerd hebben spreken over een grootte-orde van microwatts per meter antenne. Lijkt me niet onwaarschijnlijk. 
http://rfenergyharvesting.com/
http://electronics.stackexchange.com/questions/8337/can-you-harvest-electrical-energy-from-the-air
 
GSM's zitten rond een halve watt. Dus je hebt een paar honderd kilometer antenne nodig om je gsm op die straling te laten werken.

Netspanning is een lastige. Vaak heb je best redelijk grote electrische velden, maarja, een antenne die 50Hz een beetje efficient oppikt is al snel groter dan, noem eens iets geks, de maan. Neemt natuurlijk niet weg dat je het prima kunt zien op een scope en (dus) ook als kloksignaal kunt gebruiken.

Dergelijke reststraling gebruiken gaat niet zoveel vermogen opleveren. Anderzijds is de techniek om vermogen uit microgolfsignalen om te zetten in bruikbaar DC best nuttig. Je zou bijvoorbeeld iets op afstand van energie kunnen voorzien door er gericht een straal op te mikken (met een schotelantenne). Dat kan handig zijn voor heel onbereikbare plaatsen, al is het in de regel denk ik goedkoper om daar iets met zonne-energie te doen - misschien iets voor tijdens de poolnacht?