Transferência de energia sem fio (WPT), transmissão de energia sem fio (WET) ou transferência de energia eletromagnética é a transmissão de energia elétrica sem fios como um link físico. Em um sistema de transmissão de energia sem fio, um dispositivo transmissor, acionado por energia elétrica de uma fonte de energia, gera um campo eletromagnético variável no tempo, que transmite energia através do espaço para um dispositivo receptor, que extrai energia do campo e fornece energia elétrica. carga. A transferência de energia sem fio é útil para alimentar dispositivos elétricos em que os fios de interconexão são inconvenientes, perigosos ou não são possíveis.

As técnicas de energia sem fio caem principalmente em duas categorias, não radiativas e radiativas.Em técnicas de campo próximo ou não-radiativas, a energia é transferida em distâncias curtas por campos magnéticos usando acoplamento indutivo entre bobinas de fio, ou por campos elétricos usando acoplamento capacitivo entre eletrodos de metal. O acoplamento indutivo é a tecnologia sem fio mais amplamente utilizada; Suas aplicações incluem a cobrança de dispositivos portáteis, como telefones e escovas de dentes elétricas, etiquetas RFID e carregamento sem fio ou transferência de energia sem fio contínua em dispositivos médicos implantáveis, como marcapassos cardíacos artificiais ou veículos elétricos.

Em técnicas de campo distante ou radiativas, também chamadas de transmissão de energia, a energia é transferida por feixes de radiação eletromagnética, como microondas ou feixes de laser.Essas técnicas podem transportar energia por longas distâncias, mas devem ser direcionadas ao receptor. Os aplicativos propostos para esse tipo são satélites de energia solar e aeronaves com drone sem fio.

Uma questão importante associada a todos os sistemas de energia sem fio é limitar a exposição de pessoas e outros seres vivos a campos eletromagnéticos potencialmente prejudiciais.

Regiões de campo
Campos elétricos e magnéticos são criados por partículas carregadas na matéria, como elétrons.Uma carga estacionária cria um campo eletrostático no espaço ao seu redor. Uma corrente constante de cargas (corrente contínua, DC) cria um campo magnético estático em torno dele. Os campos acima contêm energia, mas não podem carregar energia porque são estáticos. No entanto, os campos que variam no tempo podem levar energia. Acelerar cargas elétricas, como as encontradas em uma corrente alternada (CA) de elétrons em um fio, criam campos elétricos e magnéticos variáveis ​​no tempo no espaço ao redor deles. Esses campos podem exercer forças oscilantes nos elétrons em uma “antena” receptora, fazendo com que eles se movam para frente e para trás. Estes representam a corrente alternada que pode ser usada para alimentar uma carga.

Os campos elétricos e magnéticos oscilantes que circundam cargas elétricas em movimento em um dispositivo de antena podem ser divididos em duas regiões, dependendo da distância D da antena.O limite entre as regiões é vagamente definido. Os campos têm características diferentes nessas regiões e diferentes tecnologias são usadas para transferir energia:

Região de campo próximo ou não-irradiativa – significa a área dentro de aproximadamente 1 comprimento de onda (λ) da antena. Nesta região os campos elétricos e magnéticos oscilantes são separados e a energia pode ser transferida através de campos elétricos por acoplamento capacitivo (indução eletrostática) entre eletrodos de metal, ou via campos magnéticos por acoplamento indutivo (indução eletromagnética) entre bobinas de fio. Esses campos não são radiativos, o que significa que a energia fica a uma curta distância do transmissor. Se não houver dispositivo receptor ou material absorvente dentro de sua faixa limitada para “acoplar”, nenhuma energia sai do transmissor. O alcance desses campos é curto e depende do tamanho e da forma dos dispositivos de “antena”, que geralmente são bobinas de fio. Os campos, e assim a potência transmitida, diminuem exponencialmente com a distância, portanto, se a distância entre as duas “antenas” D for muito maior que o diâmetro das “antenas”, será recebida muito pouca energia. Portanto, essas técnicas não podem ser usadas para transmissão de energia de longo alcance.

A ressonância, como o acoplamento indutivo ressonante, pode aumentar consideravelmente o acoplamento entre as antenas, permitindo uma transmissão eficiente em distâncias um pouco maiores, embora os campos ainda diminuam exponencialmente. Portanto, a faixa de dispositivos de campo próximo é convencionalmente dividida em duas categorias:

Curto alcance – até cerca de um diâmetro de antena: _alcance D ≤ D _ant . Esta é a faixa na qual o acoplamento capacitivo ou indutivo não-ressonante comum pode transferir quantidades práticas de energia.

Mid-range – até 10 vezes o diâmetro da antena: D _range ≤ 10 D _ant . Esta é a faixa na qual o acoplamento capacitivo ou indutivo ressonante pode transferir quantidades práticas de energia.

Região de campo distante ou radiativa – Além de cerca de 1 comprimento de onda (λ) da antena, os campos elétrico e magnético são perpendiculares entre si e se propagam como uma onda eletromagnética; exemplos são ondas de rádio, microondas ou ondas de luz. Esta parte da energia é radiativa, o que significa que deixa a antena se há ou não um receptor para absorvê-la. A porção de energia que não atinge a antena receptora é dissipada e perdida para o sistema. A quantidade de energia emitida como ondas eletromagnéticas por uma antena depende da relação entre o tamanho da antena Dant e o comprimento de onda das ondas λ, que é determinado pela freqüência: λ = c / f. Em freqüências baixas f onde a antena é muito menor que o tamanho das ondas, _Dant << λ, muito pouca energia é irradiada. Portanto, os dispositivos de campo próximo acima, que usam freqüências mais baixas, não emitem quase nada de sua energia como radiação eletromagnética.Antenas com o mesmo tamanho do comprimento de onda D _ant such λ, como antenas monopolo ou dipolo, irradiam energia eficientemente, mas as ondas eletromagnéticas são irradiadas em todas as direções (omnidirecionalmente), portanto, se a antena receptora estiver distante, apenas uma pequena quantidade a radiação irá atingi-lo. Portanto, estes podem ser usados ​​para transmissão de potência ineficiente de curto alcance, mas não para transmissão de longo alcance.

No entanto, ao contrário dos campos, a radiação eletromagnética pode ser focada por reflexão ou refração em feixes. Usando uma antena de alto ganho ou sistema óptico que concentra a radiação em um feixe estreito voltado para o receptor, ele pode ser usado para transmissão de energia de longo alcance. Do critério de Rayleigh, para produzir os feixes estreitos necessários para concentrar uma quantidade significativa de energia em um receptor distante, uma antena deve ser muito maior que o comprimento de onda das ondas usadas: D _ant >> λ = c / f. Dispositivos de potência de feixe práticos requerem comprimentos de onda na região centimétrica ou abaixo, correspondendo a freqüências acima de 1 GHz, na faixa de microondas ou acima.

Técnicas de campo próximo (não-radiativas)
A grande distância relativa, os componentes de campo próximo de campos elétricos e magnéticos são aproximadamente campos de dipolo oscilantes quase estáticos. Esses campos diminuem com o cubo da distância: ( D _range / D _ant ) −3 Como a potência é proporcional ao quadrado da intensidade do campo, a potência transferida diminui conforme ( D _range / D _ant ) −6. ou 60 dB por década. Em outras palavras, se bem distante, dobrar a distância entre as duas antenas faz com que a potência recebida diminua em um fator de 2 ⁶ = 64. Como resultado, o acoplamento indutivo e capacitivo só pode ser usado para transferência de potência de curto alcance algumas vezes o diâmetro do dispositivo de antena D _ant . Diferentemente de um sistema radiativo onde a radiação máxima ocorre quando as antenas dipolo estão orientadas transversalmente à direção de propagação, com campos dipolares o acoplamento máximo ocorre quando os dipolos estão orientados longitudinalmente.

Acoplamento indutivo
No acoplamento indutivo (indução eletromagnética ou transferência de potência indutiva, IPT), a energia é transferida entre bobinas de fio por um campo magnético. As bobinas do transmissor e do receptor juntas formam um transformador (veja o diagrama). Uma corrente alternada (CA) através da bobina do transmissor (L1) cria um campo magnético oscilante (B) pela lei de Ampere. O campo magnético passa através da bobina receptora (L2), onde induz uma EMF (tensão) alternada pela lei de indução de Faraday, que cria uma corrente alternada no receptor. A corrente alternada induzida pode direcionar a carga diretamente ou ser retificada para corrente contínua (CC) por um retificador no receptor, que aciona a carga. Alguns sistemas, como suportes de carga para escovas de dentes elétricas, trabalham a 50/60 Hz para que a corrente AC seja aplicada diretamente na bobina do transmissor, mas na maioria dos sistemas um oscilador eletrônico gera uma corrente AC de frequência mais alta que aciona a bobina, porque a eficiência da transmissão melhora com a frequência.

O acoplamento indutivo é a mais antiga e mais amplamente utilizada tecnologia de energia sem fio, e praticamente a única até agora usada em produtos comerciais. Ele é usado em suportes de carregamento indutivo para aparelhos sem fio usados ​​em ambientes úmidos, como escovas de dentes elétricas e máquinas de barbear, para reduzir o risco de choque elétrico. Outra área de aplicação é a recarga “transcutânea” de dispositivos protéticos biomédicos implantados no corpo humano, como os marcapassos cardíacos e bombas de insulina, para evitar que os fios passem pela pele. Ele também é usado para carregar veículos elétricos, como carros, e para carregar ou equipar veículos de trânsito, como ônibus e trens.
No entanto, o uso mais rápido é o uso de pads de carregamento sem fio para recarregar dispositivos móveis e portáteis sem fio, como laptops e tablets, celulares, players de mídia digital e controladores de videogame.

A potência transferida aumenta com a frequência e a indutância mútua  entre as bobinas, que depende de sua geometria e da distância  entre eles. Uma figura de mérito amplamente utilizada é o coeficiente de acoplamento  . Este parâmetro adimensional é igual à fração do fluxo magnético através da bobina do transmissor  que passa pela bobina receptora  quando L2 está em circuito aberto. Se as duas bobinas estiverem no mesmo eixo e juntas, todo o fluxo magnético de  passa por  ,  e a eficiência do link se aproxima de 100%. Quanto maior a separação entre as bobinas, mais o campo magnético da primeira bobina perde a segunda, e a menor  e a eficiência do link está se aproximando de zero em grandes separações. A eficiência do link e a potência transferida é aproximadamente proporcional à  . A fim de alcançar alta eficiência, as bobinas devem estar muito próximas, uma fração do diâmetro da bobina  , geralmente dentro de centímetros, com os eixos das bobinas alinhados. Formas de bobina largas e planas são geralmente usadas para aumentar o acoplamento. Os núcleos de “confinamento de fluxo” de ferrite podem confinar os campos magnéticos, melhorando o acoplamento e reduzindo a interferência na eletrônica próxima, mas eles são pesados ​​e volumosos, de modo que pequenos dispositivos sem fio costumam usar bobinas de núcleo de ar.

O acoplamento indutivo comum só pode alcançar alta eficiência quando as bobinas estão muito próximas, geralmente adjacentes. Na maioria dos sistemas indutivos modernos, o acoplamento indutivo ressonante é usado, no qual a eficiência é aumentada usando circuitos ressonantes. Isso pode atingir altas eficiências a distâncias maiores do que o acoplamento indutivo não ressonante.

Acoplamento Indutivo Ressonante
Acoplamento indutivo ressonante (acoplamento eletrodinâmico, ressonância magnética fortemente acoplada) é uma forma de acoplamento indutivo na qual a energia é transferida por campos magnéticos (B, verde) entre dois circuitos ressonantes (circuitos sintonizados), um no transmissor e um no receptor ( veja o diagrama, à direita). Cada circuito ressonante consiste de uma bobina de fio conectada a um capacitor, ou uma bobina auto-ressonante ou outro ressonador com capacitância interna. Os dois estão sintonizados para ressoar na mesma frequência de ressonância. A ressonância entre as bobinas pode aumentar consideravelmente o acoplamento e a transferência de potência, analogamente ao modo como um garfo oscilante vibratório pode induzir a vibração simpática em um garfo distante sintonizado no mesmo tom.

Nikola Tesla descobriu o acoplamento ressonante durante seus experimentos pioneiros em transferência de energia sem fio na virada do século 20, mas as possibilidades de usar acoplamento ressonante para aumentar o alcance da transmissão foram exploradas apenas recentemente. Em 2007, uma equipe liderada por Marin Soljačić no MIT usou dois circuitos sintonizados acoplados cada um feito de uma bobina de fio auto-ressonante de 25 cm a 10 MHz para alcançar a transmissão de 60 W de potência em uma distância de 2 metros (6,6 pés) 8 vezes o diâmetro da bobina) com uma eficiência de cerca de 40%. Soljačić fundou a empresa WiTricity (o mesmo nome que a equipe usou para a tecnologia) que está tentando comercializar a tecnologia.

O conceito por trás dos sistemas de acoplamento indutivo ressonante é que os ressonadores de alto fator Q trocam energia a uma taxa muito maior do que perdem energia devido ao amortecimento interno. Portanto, usando a ressonância, a mesma quantidade de energia pode ser transferida a distâncias maiores, usando campos magnéticos muito mais fracos nas regiões periféricas (“caudas”) dos campos próximos (às vezes chamados de campos evanescentes). O acoplamento indutivo ressonante pode alcançar alta eficiência em intervalos de 4 a 10 vezes o diâmetro da bobina ( D _ant). Isso é chamado de transferência de “médio alcance”, em contraste com a “faixa curta” de transferência indutiva não-ressonante, que pode alcançar eficiências semelhantes apenas quando as bobinas são adjacentes. Outra vantagem é que os circuitos ressonantes interagem uns com os outros muito mais fortemente do que com objetos não-ressonantes que as perdas de potência devido à absorção em objetos errantes próximos são insignificantes.

Uma desvantagem da teoria do acoplamento ressonante é que nas faixas próximas quando os dois circuitos ressonantes são fortemente acoplados, a freqüência de ressonância do sistema não é mais constante, mas “divide” em dois picos ressonantes, então a transferência máxima de energia não ocorre mais no original A freqüência de ressonância e a freqüência do oscilador devem estar sintonizadas no novo pico de ressonância. O caso de usar esse pico deslocado é chamado de “ressonância única”. Os sistemas “Single ressonant” também foram utilizados, nos quais apenas o secundário é um circuito sintonizado. O princípio deste fenômeno também é chamado de “sincronização de fase (magnética)” e já começou a aplicação prática para o AGV no Japão por volta de 1993. E agora, o conceito de ressonância altamente apresentada pelo pesquisador do MIT é aplicado apenas ao ressonador secundário e alta eficiência ampla lacuna sistema de transferência de energia sem fio de alta potência é realizado e é usado para coletor de corrente de indução de SCMaglev.

A tecnologia ressonante está sendo amplamente incorporada em modernos sistemas de energia sem fio indutivos. Uma das possibilidades previstas para essa tecnologia é a cobertura de energia sem fio da área. Uma bobina na parede ou no teto de uma sala pode ser capaz de ligar sem fio luzes e dispositivos móveis em qualquer lugar da sala, com eficiência razoável. Um benefício ambiental e econômico de alimentar pequenos dispositivos sem fio como relógios, rádios, tocadores de música e controles remotos é que ele poderia reduzir drasticamente as 6 bilhões de baterias descartadas a cada ano, uma grande fonte de lixo tóxico e contaminação do lençol freático.

Acoplamento capacitivo
No acoplamento capacitivo (indução eletrostática), o conjugado de acoplamento indutivo, a energia é transmitida por campos elétricos entre os eletrodos, como placas de metal. Os eletrodos do transmissor e do receptor formam um capacitor, com o espaço intermediário como o dielétrico. Uma tensão alternada gerada pelo transmissor é aplicada à placa transmissora, e o campo elétrico oscilante induz um potencial alternado na placa receptora por indução eletrostática, o que faz com que uma corrente alternada flua no circuito de carga. A quantidade de energia transferida aumenta com a frequência do quadrado da tensão, e a capacitância entre as placas, que é proporcional à área da placa menor e (para distâncias curtas) inversamente proporcional à separação.

O acoplamento capacitivo tem sido usado apenas em algumas aplicações de baixa potência, porque as altas voltagens dos eletrodos necessárias para transmitir energia significativa podem ser perigosas e causar efeitos colaterais desagradáveis, como a produção nociva de ozônio. Além disso, em contraste com os campos magnéticos, os campos elétricos interagem fortemente com a maioria dos materiais, incluindo o corpo humano, devido à polarização dielétrica. Intervenir materiais entre ou perto dos eletrodos pode absorver a energia, no caso de seres humanos, possivelmente causando exposição excessiva ao campo eletromagnético. No entanto, o acoplamento capacitivo tem algumas vantagens sobre o acoplamento indutivo. O campo é amplamente confinado entre as placas do capacitor, reduzindo a interferência, que no acoplamento indutivo requer núcleos de “confinamento de fluxo” de ferrita pesada. Além disso, os requisitos de alinhamento entre o transmissor e o receptor são menos críticos. O acoplamento capacitivo foi recentemente aplicado ao carregamento de dispositivos portáteis alimentados por baterias, bem como a carregamento ou transferência contínua de energia sem fio em implantes biomédicos, e está sendo considerado como um meio de transferência de energia entre camadas de substrato em circuitos integrados.

Dois tipos de circuito foram usados:
Projeto bipolar: Neste tipo de circuito, existem duas placas transmissoras e duas placas receptoras.Cada placa do transmissor é acoplada a uma placa receptora. O oscilador do transmissor aciona as placas do transmissor em fase oposta (diferença de fase de 180 °) por uma alta tensão alternada, e a carga é conectada entre as duas placas receptoras. Os campos elétricos alternados induzem potenciais alternados de fase oposta nas placas receptoras, e essa ação “push-pull” faz com que a corrente flua para frente e para trás entre as placas através da carga. Uma desvantagem dessa configuração para carregamento sem fio é que as duas placas no dispositivo receptor devem estar alinhadas face a face com as placas do carregador para que o dispositivo funcione.

Projeto unipolar: Neste tipo de circuito, o transmissor e o receptor têm apenas um eletrodo ativo, e o terra ou um grande eletrodo passivo serve como o caminho de retorno para a corrente. O oscilador do transmissor é conectado entre um eletrodo ativo e um eletrodo passivo. A carga também é conectada entre um eletrodo ativo e um eletrodo passivo. O campo elétrico produzido pelo transmissor induz o deslocamento de carga alternada no dipolo de carga através de indução eletrostática.

Acoplamento capacitivo ressonante
A ressonância também pode ser usada com acoplamento capacitivo para estender o alcance. Na virada do século 20, Nikola Tesla fez os primeiros experimentos com acoplamento indutivo e capacitivo ressonante.

Acoplamento magnetodinâmico
Neste método, a potência é transmitida entre duas armaduras rotativas, uma no transmissor e outra no receptor, que giram sincronamente, acopladas por um campo magnético gerado por ímãs permanentes nas armaduras. A armadura do transmissor é girada por ou como o rotor de um motor elétrico, e seu campo magnético exerce torque na armadura do receptor, girando-a. O campo magnético age como um acoplamento mecânico entre as armaduras. A armadura do receptor produz energia para acionar a carga, seja girando um gerador elétrico separado ou usando a própria armadura do receptor como o rotor de um gerador.

Este dispositivo foi proposto como uma alternativa à transferência de potência indutiva para carga sem contato de veículos elétricos. Uma armadura rotativa embutida em um piso de garagem ou lancil viraria uma armadura receptora na parte de baixo do veículo para carregar suas baterias.Alega-se que esta técnica pode transferir energia em distâncias de 10 a 15 cm (4 a 6 polegadas) com alta eficiência, acima de 90%. Além disso, os campos magnéticos dispersos de baixa frequência produzidos pelos ímanes rotativos produzem menos interferências electromagnéticas em dispositivos electrónicos vizinhos do que os campos magnéticos de alta frequência produzidos pelos sistemas de acoplamento indutivo. Um sistema protótipo de carregamento de veículos elétricos está em operação na Universidade de British Columbia desde 2012. Outros pesquisadores, no entanto, afirmam que as duas conversões de energia (elétrica para mecânica e elétrica novamente) tornam o sistema menos eficiente que sistemas elétricos como acoplamento indutivo.

Técnicas de campo distante (radiativas)
Métodos de campo distantes alcançam intervalos mais longos, geralmente com vários quilômetros de distância, onde a distância é muito maior que o diâmetro do (s) dispositivo (s). Antenas de alta diretividade ou luz laser bem colimada produzem um feixe de energia que pode ser feito para combinar com a forma da área de recepção. A diretividade máxima para antenas é fisicamente limitada pela difração.

Em geral, a luz visível (de lasers) e as microondas (de antenas projetadas para fins específicos) são as formas de radiação eletromagnética mais adequadas para a transferência de energia.
As dimensões dos componentes podem ser ditadas pela distância do transmissor ao receptor, o comprimento de onda e o critério de Rayleigh ou o limite de difração, usado no projeto de antena de freqüência de rádio padrão, que também se aplica aos lasers. O limite de difração de Airy também é freqüentemente usado para determinar um tamanho de ponto aproximado a uma distância arbitrária da abertura. A radiação eletromagnética experimenta menos difração em comprimentos de onda mais curtos (freqüências mais altas); Assim, por exemplo, um laser azul é difratado menos que um vermelho.

O critério de Rayleigh determina que qualquer onda de rádio, microondas ou raio laser se espalhe e se torne mais fraco e difuso à distância; quanto maior for a antena do transmissor ou a abertura do laser em comparação com o comprimento de onda da radiação, mais estreito será o feixe e menos ele se espalhará em função da distância (e vice-versa). Antenas menores também sofrem perdas excessivas devido aos lóbulos laterais. No entanto, o conceito de abertura do laser difere consideravelmente de uma antena. Normalmente, uma abertura de laser muito maior do que o comprimento de onda induz a radiação multi-modificada e a maioria dos colimadores é usada antes que os pares de radiação emitida entrem em uma fibra ou no espaço.

Em última análise, a largura do feixe é determinada fisicamente pela difração devido ao tamanho do prato em relação ao comprimento de onda da radiação eletromagnética usada para fazer o feixe.
A irradiação de potência de microondas pode ser mais eficiente que os lasers e é menos propensa à atenuação atmosférica causada por poeira ou vapor de água.

Aqui, os níveis de potência são calculados combinando os parâmetros acima e somando os ganhos e perdas devido às características da antena e à transparência e dispersão do meio pelo qual a radiação passa. Esse processo é conhecido como calcular um orçamento de link.

Microondas
A transmissão de energia via ondas de rádio pode se tornar mais direcional, permitindo a irradiação de energia de longa distância, com comprimentos de onda mais curtos de radiação eletromagnética, tipicamente na faixa de microondas. Uma recta pode ser usada para converter a energia de microondas de volta em eletricidade. Eficiências de conversão de retenna superiores a 95% foram realizadas. Radares de potência utilizando microondas foram propostos para a transmissão de energia de satélites de energia solar em órbita para a Terra e a irradiação de energia para órbita de saída de espaçonave foi considerada.

A irradiação de potência por microondas tem a dificuldade de, para a maioria das aplicações espaciais, os tamanhos de abertura exigidos serem muito grandes devido à direcionalidade da antena de limitação de difração. Por exemplo, o estudo 1978 da NASA sobre satélites de energia solar exigiu uma antena transmissora de 1 km de diâmetro (0,62 mi) e uma antena de 10 km (6,2 mi) para uma antena de microondas a 2,45 GHz. Esses tamanhos podem ser reduzidos usando-se comprimentos de onda menores, embora os comprimentos de onda curtos possam ter dificuldades com a absorção atmosférica e o bloqueio do feixe por chuva ou gotículas de água. Por causa da “maldição de matriz diluída”, não é possível fazer um feixe mais estreito combinando os feixes de vários satélites menores.

Para aplicações terrestres, uma matriz receptora de 10 km de área grande permite que grandes níveis de potência total sejam usados ​​durante a operação com a baixa densidade de energia sugerida para a segurança da exposição eletromagnética humana. Uma densidade de energia segura humana de 1 mW / cm2 distribuída em uma área de 10 km de diâmetro corresponde a 750 megawatts de potência total. Este é o nível de potência encontrado em muitas usinas elétricas modernas.

Lasers
No caso da radiação eletromagnética mais próxima da região visível do espectro (dezenas de micrômetros a dezenas de nanômetros), a energia pode ser transmitida pela conversão de eletricidade em um feixe de laser que é então apontado para uma célula fotovoltaica. Esse mecanismo é geralmente conhecido como “transmissão de energia” porque a energia é transmitida em um receptor que pode convertê-lo em energia elétrica. No receptor, são aplicados conversores de energia a laser fotovoltaicos especiais que são otimizados para conversão de luz monocromática.

Vantagens em comparação com outros métodos sem fio são:
A propagação de frente de onda monocromática colimada permite a área de seção transversal de feixe estreito para transmissão em grandes distâncias.
Tamanho compacto: lasers de estado sólido se encaixam em pequenos produtos.
Não há interferência de radiofrequência em comunicações de rádio existentes, como Wi-Fi e telefones celulares.
Controle de acesso: somente os receptores atingidos pelo laser recebem energia.

Desvantagens incluem:
A radiação a laser é perigosa. Baixos níveis de energia podem cegar humanos e outros animais.Altos níveis de potência podem matar através do aquecimento local localizado.
A conversão entre eletricidade e luz é limitada. As células fotovoltaicas atingem 40% a 50% de eficiência. (A eficiência de conversão da luz laser em eletricidade é muito maior que a da luz solar em eletricidade).
Absorção atmosférica e absorção e dispersão por nuvens, nevoeiro, chuva, etc., causam perdas de até 100%.
Requer uma linha direta de visão com o alvo. (Em vez de ser transmitida diretamente para o receptor, a luz do laser também pode ser guiada por uma fibra óptica. Em seguida, fala-se da tecnologia de energia sobre fibra.)

Acoplamento de canal de plasma atmosférico
No acoplamento de canal de plasma atmosférico, a energia é transferida entre dois eletrodos por condução elétrica através de ar ionizado. Quando existe um gradiente de campo elétrico entre os dois eletrodos, excedendo 34 quilovolts por centímetro na pressão atmosférica ao nível do mar, ocorre um arco elétrico. Esta quebra dielétrica atmosférica resulta no fluxo de corrente elétrica ao longo de uma trajetória aleatória através de um canal de plasma ionizado entre os dois eletrodos.Um exemplo disso é o raio natural, em que um eletrodo é um ponto virtual em uma nuvem e o outro é um ponto na Terra. A pesquisa do Canal de Plasma Induzido por Laser (LIPC) está em andamento usando lasers ultrarrápidos para promover artificialmente o desenvolvimento do canal de plasma através do ar, direcionando o arco elétrico e orientando a corrente através de um caminho específico de maneira controlável. A energia do laser reduz a tensão de ruptura dielétrica atmosférica e o ar fica menos isolante por superaquecimento, o que diminui a densidade p do filamento de ar.

Este novo processo está sendo explorado para uso como um raio laser e como um meio para acionar relâmpagos de nuvens para estudos de canais naturais de raios, para estudos de propagação atmosférica artificial, como um substituto para antenas de rádio convencionais, para aplicações associadas à soldagem elétrica e usinagem, para desvio de energia de descargas de capacitores de alta voltagem, para aplicações de armas de energia dirigida empregando condução elétrica por meio de um caminho de retorno no solo e interferência eletrônica.

Colheita de energia
No contexto da energia sem fio, a coleta de energia, também chamada de coleta de energia ou captura de energia, é a conversão da energia ambiental do ambiente em energia elétrica, principalmente para alimentar pequenos dispositivos eletrônicos sem fio autônomos. campos ou ondas de rádio de equipamentos elétricos próximos, luz, energia térmica (calor) ou energia cinética, como vibração ou movimento do dispositivo. Embora a eficiência da conversão seja geralmente baixa e a energia reunida frequentemente minúscula (miliwatts ou microwatts), ela pode ser adequada para executar ou recarregar pequenos dispositivos sem fio micropower, como sensores remotos, que estão proliferando em muitos campos. Essa nova tecnologia está sendo desenvolvida para eliminar a necessidade de substituição de bateria ou carregamento de tais dispositivos sem fio, permitindo que eles operem de maneira totalmente autônoma.