La transferencia de energía inalámbrica (WPT), la transmisión de energía inalámbrica (WET) o la transferencia de energía electromagnética es la transmisión de energía eléctrica sin cables como un enlace físico. En un sistema inalámbrico de transmisión de energía, un dispositivo transmisor, impulsado por energía eléctrica desde una fuente de energía, genera un campo electromagnético variable en el tiempo, que transmite energía a través del espacio a un dispositivo receptor, que extrae energía del campo y la suministra a un sistema eléctrico carga.La transferencia de energía inalámbrica es útil para alimentar dispositivos eléctricos donde los cables de interconexión son inconvenientes, peligrosos o no son posibles.

Las técnicas inalámbricas de energía se dividen principalmente en dos categorías, no radiativas y radiativas. En las técnicas de campo cercano o no radiativas, la potencia se transfiere a distancias cortas mediante campos magnéticos utilizando acoplamiento inductivo entre bobinas de alambre, o mediante campos eléctricos que utilizan acoplamiento capacitivo entre electrodos metálicos. El acoplamiento inductivo es la tecnología inalámbrica más utilizada; sus aplicaciones incluyen la carga de dispositivos portátiles como teléfonos y cepillos de dientes eléctricos, etiquetas RFID y carga inalámbrica o transferencia de energía inalámbrica continua en dispositivos médicos implantables como marcapasos cardíacos artificiales o vehículos eléctricos.

En las técnicas de campo lejano o radiativas, también llamadas de transmisión de potencia, la energía se transfiere mediante haces de radiación electromagnética, como microondas o rayos láser. Estas técnicas pueden transportar energía a distancias más largas, pero deben estar dirigidas al receptor. Las aplicaciones propuestas para este tipo son los satélites de energía solar y los aviones no tripulados de energía inalámbrica.

Un problema importante asociado con todos los sistemas inalámbricos de energía es limitar la exposición de personas y otros seres vivos a campos electromagnéticos potencialmente dañinos.

Regiones de campo
Los campos eléctricos y magnéticos son creados por partículas cargadas en la materia, como los electrones. Una carga estacionaria crea un campo electrostático en el espacio que lo rodea. Una corriente constante de cargas (corriente continua, CC) crea un campo magnético estático a su alrededor. Los campos anteriores contienen energía, pero no pueden transportar energía porque son estáticos. Sin embargo, los campos variables en el tiempo pueden llevar el poder. Las cargas eléctricas aceleradas, como las que se encuentran en una corriente alterna (CA) de electrones en un cable, crean campos eléctricos y magnéticos variables en el tiempo en el espacio que los rodea.Estos campos pueden ejercer fuerzas de oscilación sobre los electrones en una «antena» receptora, lo que hace que se muevan hacia adelante y hacia atrás. Estos representan la corriente alterna que se puede usar para alimentar una carga.

Los campos eléctricos y magnéticos oscilantes que rodean a las cargas eléctricas en movimiento en un dispositivo de antena se pueden dividir en dos regiones, dependiendo de la distancia D desde la antena. El límite entre las regiones está algo vagamente definido. Los campos tienen diferentes características en estas regiones, y se utilizan diferentes tecnologías para transferir energía:

Campo cercano o región no radiativa: significa el área dentro de aproximadamente 1 longitud de onda (λ) de la antena. En esta región, los campos eléctricos y magnéticos oscilantes están separados y la potencia puede transferirse a través de campos eléctricos mediante acoplamiento capacitivo (inducción electrostática) entre electrodos metálicos, o mediante campos magnéticos mediante acoplamiento inductivo (inducción electromagnética) entre bobinas de alambre. Estos campos no son radiativos, lo que significa que la energía se mantiene dentro de una distancia corta del transmisor. Si no hay un dispositivo receptor o material absorbente dentro de su rango limitado para «acoplarse» a, no hay energía que abandone el transmisor. El rango de estos campos es corto y depende del tamaño y la forma de los dispositivos de «antena», que generalmente son bobinas de cable. Los campos, y por lo tanto la potencia transmitida, disminuyen exponencialmente con la distancia, por lo que si la distancia entre los dos «antenas» D es mucho mayor que el diámetro de las «antenas», se recibirá muy poca energía. Por lo tanto, estas técnicas no pueden usarse para transmisión de potencia de largo alcance.

La resonancia, como el acoplamiento inductivo resonante, puede aumentar el acoplamiento entre las antenas en gran medida, permitiendo una transmisión eficiente a distancias algo mayores, aunque los campos aún disminuyen exponencialmente. Por lo tanto, el rango de dispositivos de campo cercano se divide convencionalmente en dos categorías:

Alcance corto: hasta aproximadamente un diámetro de antena: _rango D ≤ D _ant . Este es el rango sobre el cual el acoplamiento capacitivo o inductivo no resonante ordinario puede transferir cantidades prácticas de potencia.

Alcance medio: hasta 10 veces el diámetro de la antena: _rango D ≤ 10 D _ant . Este es el rango sobre el que el acoplamiento capacitivo resonante o inductivo puede transferir cantidades prácticas de potencia.

Campo lejano o región radiante: más allá de aproximadamente 1 longitud de onda (λ) de la antena, los campos eléctricos y magnéticos son perpendiculares entre sí y se propagan como una onda electromagnética; ejemplos son ondas de radio, microondas u ondas de luz. Esta parte de la energía es radiactiva, lo que significa que deja la antena ya sea que haya o no un receptor para absorberla.La porción de energía que no golpea la antena receptora se disipa y se pierde en el sistema. La cantidad de potencia emitida como ondas electromagnéticas por una antena depende de la relación entre el tamaño de la antena Dant y la longitud de onda de las ondas λ, que está determinada por la frecuencia: λ = c / f. A bajas frecuencias f donde la antena es mucho más pequeña que el tamaño de las ondas, D _ant << λ, se irradia muy poca potencia. Por lo tanto, los dispositivos de campo cercano de arriba, que usan frecuencias más bajas, no irradian casi nada de su energía como radiación electromagnética. Las antenas del mismo tamaño que la longitud de onda D _ant ≈ λ, como las antenas monopolo o dipolo, irradian potencia eficientemente, pero las ondas electromagnéticas se irradian en todas las direcciones (omnidireccionalmente), por lo que si la antena receptora está lejos, solo una pequeña cantidad de la radiación lo golpeará. Por lo tanto, estos pueden usarse para transmisión de potencia corta e ineficiente, pero no para transmisión de largo alcance.

Sin embargo, a diferencia de los campos, la radiación electromagnética se puede enfocar mediante reflexión o refracción en haces. Al usar una antena de alta ganancia o un sistema óptico que concentra la radiación en un haz angosto dirigido al receptor, puede usarse para la transmisión de potencia de largo alcance. Según el criterio de Rayleigh, para producir los haces estrechos necesarios para enfocar una cantidad significativa de energía en un receptor distante, una antena debe ser mucho más grande que la longitud de onda de las ondas utilizadas: D _ant >> λ = c / f. Los dispositivos de potencia de haz prácticos requieren longitudes de onda en la región de centímetro o inferior, correspondientes a frecuencias superiores a 1 GHz, en el rango de microondas o superior.

Técnicas de campo cercano (no radiativas)
A gran distancia relativa, los componentes de campo cercano de campos eléctricos y magnéticos son campos dipolares oscilantes casi estáticos. Estos campos disminuyen con el cubo de distancia: ( D _rango / D _ant ) -3 Dado que la potencia es proporcional al cuadrado de la intensidad de campo, la potencia transferida disminuye como ( _rango D / D _ant ) -6. o 60 dB por década. En otras palabras, si está muy lejos, duplicar la distancia entre las dos antenas hace que la potencia recibida disminuya en un factor de 2 ⁶ = 64. Como resultado, el acoplamiento inductivo y capacitivo solo se puede usar para la transferencia de potencia de corto alcance, dentro de unas pocas veces el diámetro del dispositivo de antena D _ant . A diferencia de un sistema radiativo donde la radiación máxima ocurre cuando las antenas dipolo están orientadas transversalmente a la dirección de propagación, con los campos dipolo el acoplamiento máximo ocurre cuando los dipolos están orientados longitudinalmente.

Acoplamiento inductivo
En el acoplamiento inductivo (inducción electromagnética o transferencia de potencia inductiva, IPT), la potencia se transfiere entre bobinas de cable por un campo magnético. Las bobinas transmisora ​​y receptora juntas forman un transformador (ver diagrama). Una corriente alterna (AC) a través de la bobina del transmisor (L1) crea un campo magnético oscilante (B) por la ley de Ampere.El campo magnético pasa a través de la bobina receptora (L2), donde induce un EMF (voltaje) alterno por la ley de inducción de Faraday, que crea una corriente alterna en el receptor. La corriente alterna inducida puede impulsar la carga directamente o rectificarse a la corriente continua (CC) mediante un rectificador en el receptor, que impulsa la carga. Algunos sistemas, como los soportes de carga de cepillos eléctricos, funcionan a 50/60 Hz, por lo que la corriente de CA se aplica directamente a la bobina del transmisor, pero en la mayoría de los sistemas un oscilador electrónico genera una corriente alterna de frecuencia más alta que impulsa la bobina. mejora con frecuencia

El acoplamiento inductivo es la tecnología de alimentación inalámbrica más antigua y más utilizada, y prácticamente la única que se utiliza en productos comerciales. Se utiliza en soportes de carga inductiva para dispositivos inalámbricos utilizados en entornos húmedos, como cepillos de dientes eléctricos y máquinas de afeitar, para reducir el riesgo de descarga eléctrica. Otra área de aplicación es la recarga «transcutánea» de dispositivos protésicos biomédicos implantados en el cuerpo humano, como marcapasos cardíacos y bombas de insulina, para evitar que los cables pasen a través de la piel. También se usa para cargar vehículos eléctricos, como automóviles, y para cargar o conducir vehículos de tránsito como autobuses y trenes.
Sin embargo, el uso que más crece es el de las almohadillas de carga inalámbricas para recargar dispositivos inalámbricos portátiles y de mano tales como computadoras portátiles y tabletas, teléfonos celulares, reproductores de medios digitales y controladores de videojuegos.

La potencia transferida aumenta con la frecuencia y la inductancia mutua  entre las bobinas, que depende de su geometría y la distancia  entre ellos. Una cifra de mérito ampliamente utilizada es el coeficiente de acoplamiento  . Este parámetro adimensional es igual a la fracción de flujo magnético a través de la bobina del transmisor que pasa a través de la bobina receptora  cuando L2 está en circuito abierto. Si las dos bobinas están en el mismo eje y juntas, entonces todo el flujo magnético de  atravesar  , y la eficacia del enlace se acerca al 100%. Cuanto mayor sea la separación entre las bobinas, mayor será el campo magnético de la primera bobina y el segundo, y el inferior  y la eficiencia del enlace se aproxima a cero en separaciones grandes. La eficiencia del enlace y la potencia transferida es aproximadamente proporcional a  . Para lograr una alta eficiencia, las bobinas deben estar muy juntas, una fracción del diámetro de la bobina  , generalmente dentro de centímetros, con los ejes de las bobinas alineados. Las formas de bobina anchas y planas generalmente se utilizan para aumentar el acoplamiento. Los núcleos de «confinamiento de flujo» de ferrita pueden confinar los campos magnéticos, mejorando el acoplamiento y reduciendo la interferencia con los componentes electrónicos cercanos, pero son pesados ​​y voluminosos, por lo que los dispositivos inalámbricos pequeños a menudo utilizan bobinas con núcleo de aire.

El acoplamiento inductivo ordinario solo puede lograr una alta eficiencia cuando las bobinas están muy juntas, generalmente adyacentes. En la mayoría de los sistemas inductivos modernos se usa el acoplamiento inductivo resonante, en el que la eficiencia se incrementa mediante el uso de circuitos resonantes. Esto puede lograr altas eficiencias a mayores distancias que el acoplamiento inductivo no resonante.

Acoplamiento inductivo resonante
El acoplamiento inductivo resonante (acoplamiento electrodinámico, resonancia magnética fuertemente acoplada) es una forma de acoplamiento inductivo en el que la potencia se transfiere mediante campos magnéticos (B, verde) entre dos circuitos resonantes (circuitos sintonizados), uno en el transmisor y otro en el receptor ( ver diagrama, derecha). Cada circuito resonante consiste en una bobina de cable conectada a un condensador, o una bobina autorresonante u otro resonador con capacitancia interna. Los dos están sintonizados para resonar a la misma frecuencia de resonancia. La resonancia entre las bobinas puede aumentar en gran medida el acoplamiento y la transferencia de potencia, de forma análoga a la forma en que un diapasón vibratorio puede inducir vibración simpática en una bifurcación distante sintonizada en el mismo tono.

Nikola Tesla descubrió por primera vez el acoplamiento resonante durante sus experimentos pioneros en la transferencia inalámbrica de energía a principios del siglo XX, pero las posibilidades de usar un acoplamiento resonante para aumentar el alcance de transmisión se han explorado recientemente. En 2007, un equipo liderado por Marin Soljačić en el MIT usó dos circuitos acoplados, cada uno hecho de una bobina autorroscante de 25 cm de alambre a 10 MHz para lograr la transmisión de 60 W de potencia a una distancia de 2 metros (6,6 pies). 8 veces el diámetro de la bobina) a alrededor del 40% de eficiencia. Soljačić fundó la empresa WiTricity (el mismo nombre que el equipo usó para la tecnología) que está intentando comercializar la tecnología.

El concepto detrás de los sistemas de acoplamiento inductivo resonante es que los resonadores de alto factor Q intercambian energía a una velocidad mucho mayor que la que pierden debido a la amortiguación interna. Por lo tanto, al usar la resonancia, se puede transferir la misma cantidad de energía a mayores distancias, utilizando los campos magnéticos mucho más débiles en las regiones periféricas («colas») de los campos cercanos (a veces se denominan campos evanescentes). El acoplamiento inductivo resonante puede lograr alta eficiencia en rangos de 4 a 10 veces el diámetro de la bobina ( D _ant ). Esto se denomina transferencia de «rango medio», en contraste con el «corto alcance» de transferencia inductiva no resonante, que puede lograr eficiencias similares solo cuando las bobinas son adyacentes. Otra ventaja es que los circuitos resonantes interactúan entre sí con mucha más fuerza que con objetos no resonantes que las pérdidas de potencia debidas a la absorción en objetos cercanos perdidos son insignificantes.

Un inconveniente de la teoría del acoplamiento resonante es que a distancias cortas cuando los dos circuitos resonantes están estrechamente acoplados, la frecuencia resonante del sistema ya no es constante sino que se «divide» en dos picos resonantes, por lo que la transferencia de potencia máxima ya no se produce en el original la frecuencia de resonancia y la frecuencia del oscilador deben ajustarse al nuevo pico de resonancia. El caso de usar dicho pico desplazado se denomina «resonante simple». También se han utilizado los sistemas «resonantes únicos», en los que solo el secundario es un circuito sintonizado. El principio de este fenómeno también se denomina «sincronización de fase (magnética)» y ya comenzó la aplicación práctica para AGV en Japón desde 1993. Y ahora, el concepto de alta resonancia presentado por el investigador de MIT se aplica solo al resonador secundario del lado, y se realiza un sistema de transferencia de potencia inalámbrica de alta potencia de gran ancho y alto rendimiento y se utiliza para el colector de corriente de inducción de SCMaglev.

La tecnología resonante está siendo ampliamente incorporada en los modernos sistemas de potencia inalámbricos inductivos. Una de las posibilidades previstas para esta tecnología es la cobertura de energía inalámbrica de área. Una bobina en la pared o en el techo de una habitación podría ser capaz de encender de forma inalámbrica luces y dispositivos móviles en cualquier lugar de la habitación, con una eficiencia razonable. Un beneficio ambiental y económico de la alimentación inalámbrica de dispositivos pequeños como relojes, radios, reproductores de música y controles remotos es que podría reducir drásticamente los 6 mil millones de baterías desechadas cada año, una gran fuente de desechos tóxicos y contaminación del agua subterránea.

Acoplamiento capacitivo
En el acoplamiento capacitivo (inducción electrostática), el conjugado de acoplamiento inductivo, la energía se transmite por campos eléctricos entre los electrodos, como las placas de metal. Los electrodos transmisor y receptor forman un condensador, con el espacio intermedio como dieléctrico. Se aplica una tensión alterna generada por el transmisor a la placa de transmisión, y el campo eléctrico oscilante induce un potencial alterno en la placa receptora por inducción electrostática, que hace que fluya una corriente alterna en el circuito de carga. La cantidad de potencia transferida aumenta con la frecuencia del cuadrado del voltaje y la capacitancia entre las placas, que es proporcional al área de la placa más pequeña y (para distancias cortas) inversamente proporcional a la separación.

El acoplamiento capacitivo solo se ha usado prácticamente en algunas aplicaciones de baja potencia, ya que los voltajes muy altos en los electrodos necesarios para transmitir una potencia significativa pueden ser peligrosos y pueden causar efectos secundarios desagradables, como la producción nociva de ozono. Además, a diferencia de los campos magnéticos, los campos eléctricos interactúan fuertemente con la mayoría de los materiales, incluido el cuerpo humano, debido a la polarización dieléctrica. Los materiales intervinientes entre o cerca de los electrodos pueden absorber la energía, en el caso de que los humanos posiblemente causen una exposición excesiva al campo electromagnético. Sin embargo, el acoplamiento capacitivo tiene algunas ventajas sobre el acoplamiento inductivo. El campo está confinado en gran medida entre las placas del condensador, lo que reduce la interferencia, que en el acoplamiento inductivo requiere núcleos de «flujo confinado» de ferrita pesada. Además, los requisitos de alineación entre el transmisor y el receptor son menos críticos. El acoplamiento capacitivo se ha aplicado recientemente a la carga de dispositivos portátiles alimentados por batería, así como a la carga o a la transferencia de energía inalámbrica continua en implantes biomédicos, y se está considerando como un medio de transferencia de energía entre capas de sustrato en circuitos integrados.

Se han utilizado dos tipos de circuito:
Diseño bipolar: en este tipo de circuito, hay dos placas transmisoras y dos placas receptoras. Cada placa del transmisor está acoplada a una placa receptora. El oscilador del transmisor impulsa las placas del transmisor en la fase opuesta (diferencia de fase de 180 °) mediante un alto voltaje alterno, y la carga se conecta entre las dos placas receptoras. Los campos eléctricos alternos inducen potenciales alternos de fase opuesta en las placas receptoras, y esta acción de «contrafase» hace que la corriente fluya hacia adelante y hacia atrás entre las placas a través de la carga. Una desventaja de esta configuración para la carga inalámbrica es que las dos placas en el dispositivo receptor deben alinearse cara a cara con las placas de carga para que el dispositivo funcione.

Diseño unipolar: en este tipo de circuito, el transmisor y el receptor solo tienen un electrodo activo, y la tierra o un electrodo pasivo grande sirven como ruta de retorno para la corriente. El oscilador del transmisor está conectado entre un electrodo activo y uno pasivo. La carga también está conectada entre un electrodo activo y uno pasivo. El campo eléctrico producido por el transmisor induce desplazamiento de carga alternante en el dipolo de carga a través de inducción electrostática.

Acoplamiento capacitivo resonante
La resonancia también se puede usar con acoplamiento capacitivo para extender el rango. A comienzos del siglo XX, Nikola Tesla realizó los primeros experimentos con acoplamiento resonante inductivo y capacitivo.

Acoplamiento magnetodinámico
En este método, la potencia se transmite entre dos armaduras giratorias, una en el transmisor y otra en el receptor, que giran sincrónicamente, acopladas entre sí por un campo magnético generado por imanes permanentes en las armaduras. La armadura del transmisor es girada por o como el rotor de un motor eléctrico, y su campo magnético ejerce un torque sobre la armadura del receptor, convirtiéndolo. El campo magnético actúa como un acoplamiento mecánico entre las armaduras. La armadura del receptor produce energía para impulsar la carga, ya sea girando un generador eléctrico separado o utilizando la propia armadura del receptor como rotor en un generador.

Este dispositivo ha sido propuesto como una alternativa a la transferencia de potencia inductiva para la carga sin contacto de vehículos eléctricos. Una armadura giratoria incrustada en el piso o el borde de un garaje haría girar la armadura del receptor en la parte inferior del vehículo para cargar sus baterías. Se afirma que esta técnica puede transferir potencia a distancias de 10 a 15 cm (4 a 6 pulgadas) con alta eficiencia, más del 90%. Además, los campos magnéticos parásitos de baja frecuencia producidos por los imanes giratorios producen menos interferencia electromagnética a los dispositivos electrónicos cercanos que los campos magnéticos de alta frecuencia producidos por los sistemas de acoplamiento inductivo. Un sistema prototipo cargando vehículos eléctricos ha estado en operación en la Universidad de British Columbia desde 2012. Otros investigadores, sin embargo, afirman que las dos conversiones de energía (eléctrica a mecánica a eléctrica otra vez) hacen que el sistema sea menos eficiente que los sistemas eléctricos como el acoplamiento inductivo.

Técnicas de campo lejano (radiativo)
Los métodos de campo lejano alcanzan rangos más largos, a menudo múltiples rangos de kilómetros, donde la distancia es mucho mayor que el diámetro del dispositivo (s). Las antenas de alta directividad o la luz láser bien colimada producen un haz de energía que se puede adaptar a la forma del área de recepción. La máxima directividad para antenas está físicamente limitada por difracción.

En general, la luz visible (de los láseres) y las microondas (de las antenas diseñadas especialmente) son las formas de radiación electromagnética más adecuadas para la transferencia de energía.
Las dimensiones de los componentes pueden estar dictadas por la distancia del transmisor al receptor, la longitud de onda y el criterio de Rayleigh o límite de difracción, que se utiliza en el diseño de antena de radiofrecuencia estándar, que también se aplica a los láseres. El límite de difracción de Airy también se usa con frecuencia para determinar un tamaño de punto aproximado a una distancia arbitraria de la apertura. La radiación electromagnética experimenta menos difracción en longitudes de onda más cortas (frecuencias más altas); así que, por ejemplo, un láser azul se difracta menos que uno rojo.

El criterio de Rayleigh dicta que cualquier onda de radio, microondas o rayo láser se propagará y se volverá más débil y difuso a lo largo de la distancia; cuanto mayor sea la antena del transmisor o la apertura del láser en comparación con la longitud de onda de la radiación, más ajustado será el haz y menos se propagará en función de la distancia (y viceversa). Antenas más pequeñas también sufren pérdidas excesivas debido a los lóbulos laterales. Sin embargo, el concepto de apertura del láser difiere considerablemente de una antena. Típicamente, una apertura de láser mucho más grande que la longitud de onda induce radiación multi-moded y en su mayoría se utilizan colimadores antes de que la radiación emitida se acopla en una fibra o en el espacio.

En última instancia, el ancho del haz se determina físicamente por difracción debido al tamaño del plato en relación con la longitud de onda de la radiación electromagnética utilizada para hacer el haz.
La emisión de energía por microondas puede ser más eficiente que los láseres y es menos propensa a la atenuación atmosférica causada por el polvo o el vapor de agua.

Aquí, los niveles de potencia se calculan combinando los parámetros anteriores entre sí, y agregando las ganancias y pérdidas debidas a las características de la antena y la transparencia y dispersión del medio a través del cual pasa la radiación. Ese proceso se conoce como calcular un presupuesto de enlace.

Microondas
La transmisión de potencia a través de ondas de radio se puede hacer más direccional, lo que permite la transmisión de energía a mayor distancia, con longitudes de onda de radiación electromagnética más cortas, generalmente en el rango de microondas. Se puede usar un receptor para convertir nuevamente la energía de microondas en electricidad. Se han realizado eficiencias de conversión de Rectenna superiores al 95%. Se ha propuesto la emisión de energía mediante microondas para la transmisión de energía de los satélites de energía solar en órbita a la Tierra y se ha considerado el envío de energía a las naves espaciales que salen de la órbita.

La transmisión de energía por microondas tiene la dificultad de que, para la mayoría de las aplicaciones espaciales, los tamaños de apertura requeridos son muy grandes debido a la direccionalidad de antena limitante de la difracción. Por ejemplo, el estudio de 1978 de los satélites de energía solar de la NASA requirió una antena transmisora ​​de 1 kilómetro de diámetro y un receptor de 10 km de diámetro para un haz de microondas a 2,45 GHz. Estos tamaños pueden reducirse de alguna manera mediante el uso de longitudes de onda más cortas, aunque las longitudes de onda cortas pueden tener dificultades con la absorción atmosférica y el bloqueo del rayo por la lluvia o las gotas de agua. Debido a la «maldición de matriz diluida», no es posible hacer un haz más estrecho al combinar los haces de varios satélites más pequeños.

Para aplicaciones terrestres, una matriz receptora de 10 km de área extensa permite utilizar grandes niveles de potencia total mientras se opera a la baja densidad de potencia sugerida para la seguridad de la exposición electromagnética humana. Una densidad de potencia segura para el ser humano de 1 mW / cm2 distribuida en un área de 10 km de diámetro corresponde a un nivel de potencia total de 750 megavatios. Este es el nivel de potencia que se encuentra en muchas plantas de energía eléctrica modernas.

Láser
En el caso de la radiación electromagnética más cercana a la región visible del espectro (decenas de micrómetros a decenas de nanómetros), la energía se puede transmitir convirtiendo la electricidad en un rayo láser que luego se apunta a una célula fotovoltaica. Este mecanismo se conoce generalmente como «emisión de energía» porque la potencia se transmite a un receptor que puede convertirla en energía eléctrica. En el receptor, se aplican convertidores de potencia láser fotovoltaicos especiales que están optimizados para la conversión de luz monocromática.

Las ventajas en comparación con otros métodos inalámbricos son:
La propagación de frente de onda monocromática colimada permite un área de sección transversal de haz estrecho para la transmisión a grandes distancias.
Tamaño compacto: los láseres de estado sólido caben en productos pequeños.
Sin interferencia de radiofrecuencia a las comunicaciones de radio existentes, como Wi-Fi y teléfonos celulares.
Control de acceso: solo los receptores alcanzados por el láser reciben potencia.

Inconvenientes incluyen:
La radiación láser es peligrosa. Los bajos niveles de potencia pueden cegar a los humanos y otros animales. Los altos niveles de potencia pueden matar a través del calentamiento puntual localizado.
La conversión entre electricidad y luz es limitada. Las células fotovoltaicas alcanzan un 40% -50% de eficiencia. (La eficiencia de conversión de la luz láser en electricidad es mucho más alta que la de la luz solar en electricidad).
La absorción atmosférica y la absorción y dispersión por nubes, niebla, lluvia, etc., causan pérdidas de hasta el 100%.
Requiere una línea de visión directa con el objetivo. (En lugar de enviarse directamente al receptor, la luz láser también puede ser guiada por una fibra óptica. Luego, se habla de tecnología de potencia sobre fibra).

Acoplamiento de canales plasmáticos atmosféricos
En el acoplamiento de canales de plasma atmosférico, la energía se transfiere entre dos electrodos por conducción eléctrica a través de aire ionizado. Cuando existe un gradiente de campo eléctrico entre los dos electrodos, que excede los 34 kilovoltios por centímetro a la presión atmosférica a nivel del mar, se produce un arco eléctrico. Esta descomposición dieléctrica atmosférica da como resultado el flujo de corriente eléctrica a lo largo de una trayectoria aleatoria a través de un canal de plasma ionizado entre los dos electrodos. Un ejemplo de esto es el rayo natural, donde un electrodo es un punto virtual en una nube y el otro es un punto en la Tierra. La investigación del canal de plasma inducido por láser (LIPC) está actualmente en curso utilizando láseres ultrarrápidos para promover artificialmente el desarrollo del canal de plasma a través del aire, dirigir el arco eléctrico y guiar la corriente a través de una ruta específica de una manera controlable. La energía del láser reduce la tensión de ruptura dieléctrica atmosférica y el aire se hace menos aislante por sobrecalentamiento, lo que reduce la densidad p del filamento de aire.

Este nuevo proceso está siendo explorado para usar como pararrayos láser y como medio para disparar rayos de nubes para estudios de canales de rayos naturales, para estudios de propagación atmosférica artificial, como un sustituto de antenas de radio convencionales, para aplicaciones asociadas con soldadura eléctrica y mecanizado, para desviar la energía de las descargas de condensadores de alto voltaje, para aplicaciones de armas de energía dirigida que emplean la conducción eléctrica a través de un camino de retorno a tierra y atascos electrónicos.

Recolección de energía
En el contexto de la energía inalámbrica, la recolección de energía, también llamada recolección de energía o eliminación de energía, es la conversión de energía ambiental del ambiente a energía eléctrica, principalmente para alimentar pequeños dispositivos electrónicos inalámbricos autónomos. La energía ambiental puede provenir de extraviados eléctricos o magnéticos campos u ondas de radio de equipos eléctricos cercanos, luz, energía térmica (calor) o energía cinética, como vibración o movimiento del dispositivo. Aunque la eficiencia de la conversión suele ser baja y la potencia reunida a menudo es minúscula (milivatios o microvatios), puede ser adecuada para ejecutar o recargar pequeños dispositivos inalámbricos de microcentral, como sensores remotos, que proliferan en muchos campos. Esta nueva tecnología se está desarrollando para eliminar la necesidad de reemplazar o cargar la batería de tales dispositivos inalámbricos, lo que les permite operar de forma completamente autónoma.