Jak těžké je zbavit se drátů

19.9.2018

TECHNOLOGIE - Bezdrátové dobíjení je už roky těsně za rohem. Ale zřejmě tam zůstane. 

Zoom galleryPředstavování nových mobilních telefonů je dnes veliké divadlo. Úspěchy dlouholetého šéfa společnosti Apple Steva Jobse vyhnaly na pódia i manažery podstatně méně charismatické a z představení každého dražšího telefonu se stalo bombastické divadlo. Nejen technologičtí novináři a vývojáři, kteří tyto události navštěvují nejpravidelněji, si ovšem v posledních letech všímají, že jde obvykle o velmi vyčpělou podívanou.

(úvodní foto: Představování nabíjecí podložky AirPower v září 2017. Má jako první zařízení na trhu umožnit dobíjení několika zařízení najednou, ale v době přípravy článku v srpnu 2018 stále nebylo určeno datum zahájení prodeje. Podle informací zpravodajů Bloombergu vázl rozběh výroby na komplikované konstrukci cívek a problémech se vznikajícím odpadním teplem.)

Je to snad tím, že minulost nasadila laťku velmi vysoko. V oboru všichni vzpomínají na představení prvního iPhonu či iPodu, ale kolik tak zajímavých a skutečně novátorských „hračiček“ se v posledních letech objevilo? A tak se výrobci musí chytat stébel a nabízejí jasnější a podrobnější displeji, vyšší výkon, vykrojené obrazovky, lepší fotoaparáty a další drobná evoluční vylepšení, která potěší, ale neuchvátí.

Čím dál častěji se mezi ně řadí i další drobnost, jež by na pohled mohla uživatele opravdu zaujmout: bezdrátové nabíjení. Už několik let ho nabízí u některých modelů firma Samsung, v loňském roce se ke korejskému konkurentovi přidal i Apple s novou generací telefonů iPhone (modely 8, 8+ a X). Firma také ve stejné prezentaci slíbila uvést na trh první bezdrátovou nabíječku, která umožňuje nabíjet hned několik zařízení najednou, ale tento slib zatím nesplnila.

Výrobci se rovněž už víceméně shodli na jediném standardu označovaném jako Qi (firmy by si přály, abychom vyslovovali „či“, je to odkaz na čínský koncept „životní energie“, známý v češtině spíše jako čchi.). Ten tak najdete jak v telefonech Applu, tak bezdrátových nabíječkách z Ikey. Zbavíme se tedy konečně alespoň některých drátů?

Indukce je to pravé

Pod názvem bezdrátové nabíjení se dnes skrývají dvě různé věci. Jednou z nich je dotykové nabíjení, při kterém se navzájem dotýkají dvě vodivé plošky na zařízení a dobíjecí stanici. Tak jako to například bylo běžné u telefonů pro pevné linky s dokovací stanicí a bezdrátovým sluchátkem, a dnes například u tabletů atp.

Na tomto postupu není samozřejmě nic nového. Nepochybně bude mít vždy své využití, ale Apple či Samsung slibují něco jiného: bezdotykové bezdrátové napájení. Při něm se používá principu indukce mezi cívkou v telefonu a cívkou nabíječky. Na cívce v telefonu se vytváří střídavý proud, který se po usměrnění používá pro telefon a přebytky se ukládají do baterie.

Postup má základní fyzikální omezení. Intenzita jakéhokoliv elektromagnetického pole klesá s druhou mocninou vzdálenosti. Jinak řečeno, nabíjet tímto způsobem na jiné než opravdu malé vzdálenosti je nepraktické a ztrátové. Čím dále jste totiž od zdroje, tím více energie se zcela zbůhdarma vyzáří do prostoru. Proto se dnes používá nabíjení jen na vzdálenosti řádově milimetrů, například standard Qi pracoval nejprve na vzdálenosti zhruba do pěti milimetrů, v další generaci snad už i několika centimetrů.

V dohledné době také nemůžeme počítat, že by to bylo jinak a že bychom mohli například indukčně nabíjet mobil, se kterým chodíme po místnosti. Musel by se najít způsob, jak na pohled neprůstřelné fyzikální omezení obejít, jako se to už v jiných případech povedlo. Třeba u optických mikroskopů, které díky chytrým trikům se světlem mohou dnes zobrazovat menší předměty, než je vlnová délka světla, což je na první pohled zcela nemožné.

Až 75 % je zhruba účinnost moderních indukčních nabíječek, o 10% více než běžné napájení

V laboratořích také už dnes skutečně existují systémy, jež umožňují alespoň zhruba smysluplně efektivní indukci (s účinností cca 40 %) na vzdálenost řádově metrů. Zatím jde ovšem o velká zařízení s rozměry řádově v metrech, která se rozhodně nehodí pro dobíjení elektroniky a jejich případná miniaturizace a vylepšení účinnosti je nejspíše práce na desetiletí výzkumných a pak vývojových prací.

Zoom gallery

Co pak udělám…

Kvůli tomu dnes má indukční nabíjení u telefonů jednu velkou nevýhodu: s přístrojem při nabíjení v podstatě nemůžete pracovat. Fyzikální omezení určují, že musí ležet přímo na nabíječce, a to pokud možno přesně. V takovou chvíli je paradoxně pohodlnější běžná drátová nabíječka. Na druhou stranu, pokud není zrovna úplně vybitý, můžete bez obav telefon z nabíječky zvednout a pak ho tam znovu vrátit. Rozšířený názor, že časté přerušení nabíjení nějak výrazně poškodí baterii, není podloženo fakty. Mnohem důležitější je nevystavovat baterii vysokým či velmi nízkým teplotám, s tím si řídicí elektronika nemůže poradit tak dobře jako s řízením nabíjení.

V současnosti také nelze používat dobíjení přes kovové stěny; kovové slitiny jsou přitom stále nejlepší a nejvšestrannější materiál pro výrobu odolného šasi. Výrobci telefonů s tím musí u modelů s indukčním nabíjením počítat, a tak například v loňském roce představené iPhony 8, 8+ a X mají zadní stranu ze speciálního skla. U řady jiných telefonů lze dokoupit přijímače (často ukryté pod ochranným krytem), které umožní nabíjení z indukčních nabíječek daného standardu. K dostání jsou i u nás.

Na druhou stranu, jiné velké nevýhody postup nemá. Jistě, nabíjení je podle všech zkušeností zhruba o třetinu až polovinu pomalejší než při nabíjení podobným výkonem z kabelu, protože obvykle se nabíjí nižším výkonem, aby se omezily tepelné ztráty vzniklé při nabíjení. Obecně (a velmi zjednodušeně) se pro představu uvádí, že indukční nabíjení nabízí účinnost až kolem 75 procent, běžné nabíjení zhruba o deset procent vyšší. To znamená, že při indukčním nabíjení vzniká téměř dvakrát více tepla („odpad“ je 25 % místo 15 %), a proto je výhodné nabíjet pomaleji. Moderní „legendy“ o tom, že indukční nabíječky přehnaně zatěžují a poškozují baterie, jsou nejspíše opravdu jen legendy (tedy pokud si nabíječku a potažmo telefon nepoložíte v létě na sluncem zalitý parapet – ale to nedoporučujeme s žádnou nabíječkou, abychom se vrátili k radě o udržování baterie v „teplotním komfortu“).

Odpadní teplo bude do budoucna hlavním problémem této technologie. Právě vytváření a odvádění odpadního tepla je prý jeden z hlavních důvodů oddalování nabíjecí podložky AirPower od Applu. Nejde jistě o nepřekonatelné problémy. Pokrok je ostatně patrný už dnes a výkon indukčních nabíječek pomalu stoupá; dnes se tak například obecně přechází z maximálního dobíjecího výkonu 5 W na 7,5 W.

Co jinde

I z toho důvodu bezdrátovému nabíjení mobilních telefonů opatrně předpovídáme poměrně světlou budoucnost, byť se nejspíše bude šířit poměrně pomalu a nepřinese žádnou „revoluci“, ač by si marketingová oddělení výrobců jistě přála něco jiného. Rozhodně se také nemusí omezovat na telefony; najdou se pro něj možná i vhodnější aplikace. Například u „chytrých hodinek“ se rozšířilo prakticky okamžitě: snadno umožňuje vodotěsnost a uživatele nijak neomezuje, protože prakticky všichni nabíjejí hodinky přes noc.

Zoom galleryDalší praktickou aplikací by se výhledově mohla stát elektromobilita. Velké automobilky tuto technologii zařadily do balíčku programu technologií příští generace a na pohled má své zjevné výhody. Například tu, že majitelé automobilu by nemuseli přímo zacházet s elektrickými nabíječkami, které mají životu nebezpečné výkony (Supercharger firmy Tesla může nabíjet výkonem přes 140 kilowattů).

(foto: Indukční nabíjení dnes řada automobilek - například Volvo - považuje za poměrně slibný koncept i pro potřeby elektromobility. Zatím se ovšem mohou firmy pochlubit jenom koncepty a návrhy, spíše než čím jiným)

Druhou možností je nabíjení vozidel přímo za jízdy. Byť v principu jde o technologii nepochybně schůdnou, nikde na světě zatím neprobíhají ani předběžné praktické zkoušky. Rozhodně tedy nebude brzy. Vyřešení všech konstrukčních obtíží, dosažení shody na standardu a jeho případné rozšíření na trhu, to všechno je spíše na desetiletí než roky. A pak je tu samozřejmě otázka ceny; o té teď nelze odpovědně říci zhola nic. Zatím tedy buďme rádi aspoň za to, že si máme kam odložit telefon. 

(spe)

(spe) - Svět plný energie - je magazínem vydávaným společností Lumius.

Svět plný energie > Témata > Jak těžké je zbavit se drátů

Aktuality
7.11.2019 Lomonosov na místě

AKTUALITY - První ruská plovoucí jaderná elektrárna Akademik Lomonosov dorazila na svou trvalou základnu blízko izolovaného ruského města Pevek na Čukotce, a stala se tak nejseverněji položenou jadernou elektrárnou. Rosatom má za cíl uvést elektrárnu do provozu do konce letošního roku. Společnost chce své malé plovoucí elektrárny s reaktory odvozenými od pohonných jednotek jaderných ledoborců nabízet do odlehlých oblastí, zatím ale žádné zahraniční zákazníky nemá. Mohou fungovat bez přestávky a potřeby doplnit palivo tři až pět let, elektrický výkon reaktorů je 70 MW.  celý článek

15.10.2019 Stát elektromobilů ve tmě

AKTUALITY - Zhruba milion domácností, firem, veřejných institucí a dalších odběratelů v americkém státě Kalifornie se v týdnu od 7. října ocitlo bez dodávky elektřiny. Tamní energetická společnost Pacific Gas and Electric Company (PG&E) je v několika postupných vlnách odstavovala kvůli snížení rizika vzniku lesních požárů.  celý článek

16.7.2019 Emisních povolenek znovu ubude

AKTUALITY - Přebytek emisních povolenek na trhu je podle dat Evropské komise pro 2019 stejný jako v loňském roce. celý článek

13.5.2019 Uranová kostka z válečného Německa

AKTUALITY - Fyziky z univerzity v Marylandu překvapila nečekaná anonymní zásilka, ze které se vyklubala palivová kostka z nacistického jaderného reaktoru. celý článek

15.4.2019 OZE dodaly v Německu 65% elektřiny

AKTUALITY - První týden v březnu Německo zažilo energetickou premiéru: obnovitelné zdroje energie (OZE) vyrobily rekordních 65 % veškeré elektřiny. celý článek

  

Chcete dostávat své osobní vydání tištěného magazínu Svět plný energie?

Ano, chci

Podporujeme:

SVĚT PLNÝ ENERGIE

Webový magazín a tištěný
čtvrtletník přináší témata,
zajímavosti, rozhovory
a důležité informace nejen
ze světa plného energie.

Pro Lumius, spol. s r.o.
vydává Business Media CZ a BARIDA Agency

Redakce:
Josef Janků, Jan Gregor a další ...

Grafické zpracování:
Michael Ehrlich

Texty:
neoznačené materiály jsou redakční

Foto:
archiv firem a autorů, redakce,
Thinkstock

Kontakt:

Aktuality
7.11.2019 Lomonosov na místě

AKTUALITY - První ruská plovoucí jaderná elektrárna Akademik Lomonosov dorazila na svou trvalou základnu blízko izolovaného ruského města Pevek na Čukotce, a stala se tak nejseverněji položenou jadernou elektrárnou. Rosatom má za cíl uvést elektrárnu do provozu do konce letošního roku. Společnost chce své malé plovoucí elektrárny s reaktory odvozenými od pohonných jednotek jaderných ledoborců nabízet do odlehlých oblastí, zatím ale žádné zahraniční zákazníky nemá. Mohou fungovat bez přestávky a potřeby doplnit palivo tři až pět let, elektrický výkon reaktorů je 70 MW.  celý článek

15.10.2019 Stát elektromobilů ve tmě

AKTUALITY - Zhruba milion domácností, firem, veřejných institucí a dalších odběratelů v americkém státě Kalifornie se v týdnu od 7. října ocitlo bez dodávky elektřiny. Tamní energetická společnost Pacific Gas and Electric Company (PG&E) je v několika postupných vlnách odstavovala kvůli snížení rizika vzniku lesních požárů.  celý článek

16.7.2019 Emisních povolenek znovu ubude

AKTUALITY - Přebytek emisních povolenek na trhu je podle dat Evropské komise pro 2019 stejný jako v loňském roce. celý článek

13.5.2019 Uranová kostka z válečného Německa

AKTUALITY - Fyziky z univerzity v Marylandu překvapila nečekaná anonymní zásilka, ze které se vyklubala palivová kostka z nacistického jaderného reaktoru. celý článek

15.4.2019 OZE dodaly v Německu 65% elektřiny

AKTUALITY - První týden v březnu Německo zažilo energetickou premiéru: obnovitelné zdroje energie (OZE) vyrobily rekordních 65 % veškeré elektřiny. celý článek

  

Chcete dostávat své osobní vydání tištěného magazínu Svět plný energie?

Ano, chci

Podporujeme:

SVĚT PLNÝ ENERGIE

Webový magazín a tištěný
čtvrtletník přináší témata,
zajímavosti, rozhovory
a důležité informace nejen
ze světa plného energie.

Pro Lumius, spol. s r.o.
vydává Business Media CZ a BARIDA Agency

Redakce:
Josef Janků, Jan Gregor a další ...

Grafické zpracování:
Michael Ehrlich

Texty:
neoznačené materiály jsou redakční

Foto:
archiv firem a autorů, redakce,
Thinkstock

Kontakt: