Transmisiu elektriny vzduchom vytvorením magnetického poľa medzi dvoma obvodmi demonštroval už v 19. storočí slávny fyzik Nikola Tesla. Magnetická rezonancia a elektromagnetická indukcia však začínajú nachádzať širšie praktické uplatnenie v segmente spotrebnej elektroniky až v posledných rokoch.
Krátka história
Elektromagnetická indukcia, alebo presnejšie, princíp induktívneho transferu elektrickej energie, sa do pozornosti elektrotechnických vývojárov dostala najprv pri produktoch používaných v prostredí rizikovom pre štandardné káblové nabíjanie – v bežnej kúpeľni. Pri nabíjaní elektrických zubných kefiek a holiacich strojčekov vo vlhkom prostredí je oveľa vhodnejšie, aby pri náhodnom páde neboli napojené priamo na zdroj. Induktívne nabíjanie má pri týchto produktoch najdlhšiu históriu.
Preto možno prekvapí fakt, že prvý patent na „elektromagnetickú nabíjačku“ bol registrovaný v USA v roku 1977 a jeho aplikácia bola na baníckych čelových lampách.
V 21. storočí už vedci začali so serióznejším výskumom a ten viedol k založeniu Wireless Power Consortium (WPC), združenia udržiavajúceho technologický štandard Qi (výraz z čínštiny, jeho význam je „životná sila“, výslovnosť „či“). Členmi WPC sú všetci najväčší svetoví producenti smartfónov. Najsilnejším konkurentom Qi je štandard Power Matters Alliance (PMA) implementujúci podobné princípy.
Kým induktívne nabíjanie je vyspelejšou a populárnejšou formou bezdrôtového nabíjania, technológia rezonančného nabíjania je nielen menej rozvinutá, ale má aj nižšiu efektivitu. Prečo sa ňou však inžinieri naďalej zaoberajú je jej výhoda, že cievky, medzi ktorými vzniká magnetické pole nemusia byť bezprostredne pri sebe. Prípadný výsledný produkt by tak bol pre konečného spotrebiteľa oveľa menej limitujúci.
Ako to funguje?
Teoreticky pomerne jednoducho. Dve plošné indukčné cievky, jedna z nich v nabíjačke, druhá v smartfóne, slúžia ako vysielač a prijímač elektromagnetického indukčného toku. Do vysielača, teda cievky umiestnenej v nabíjacej podložke prúdi zo siete jednosmerný prúd a mení sa tam na prúd striedavý. V cievke sa prúd následne zmení na oscilujúce magnetické pole, ktoré keď zasiahne cievku prijímača, zabudovanú v zariadení smartfónu, je opätovne transformované na elektrický prúd.
Ako je už z tohto zjednodušeného popisu zrejmé, pri bezdrôtovom nabíjaní dochádza ku viacerým konverziám, s ktorými sú nevyhnutne späté určité úniky energie. To zasa spotrebiteľa privádza k zvažovaniu výhod a nevýhod tejto formy prenosu energie v porovnaní so zatiaľ stále štandardným káblom.
Výhody bezdrôtového nabíjania:
- komfort. Smartfón stačí položiť na nabíjaciu plošinu, bez nutnosti pripojenia kábla
- USB port sa menej opotrebováva
- nabíjacie podložky sa stávajú štandardnou výbavou verejných miest. Pri vybití smartfónu netreba myslieť na to kde narýchlo zohnať nabíjačku
- vyššia bezpečnosť
- estetický aspekt – menej viditeľných káblov v miestnosti
A jeho nevýhody:
- nižšia efektivita, teda viac spotrebovanej energie na rovnaké nabitie v porovnaní s nabíjaním cez USB
- bezdrôtové nabíjanie je pomalšie, špeciálne pre telefóny s technológiou Quick Charge
- smartfón dobíjajúci sa cez USB kábel možno používať bez prerušenia nabíjania, čo pri bezdrôtovom nabíjaní nie je možné
- nie všetky modely smartfónov ešte podporujú možnosť bezdrôtového nabíjania, a tie, ktoré áno, môžu byť drahšie
- problémy s kompatibilitou
Praktické zistenia bežných užívateľov hovoria o pohodlnom používaní v spálni, kde smartfón na bezdrôtovej nabíjačke možno ovládať a nastaviť napríklad ako budík. Už menej vhodným prostredím je kancelária – keď je smartfón nutné rýchlo nabiť medzi pracovnými schôdzkami, kábel je výhodnejší. Variant prenosnej bezdrôtovej nabíjačky sa osvedčil v aktovkách a kabelkách, naopak v aute, najmä ak je nutná rýchla komunikácia palubného počítača s telefónom môže byť opäť vhodnejší kábel.
Vplyv na batériu
Po viacerých testoch inštitúcií ako sú univerzity a skúšobné úrady sa objavili obavy, či bezdrôtové nabíjanie nepoškodzuje batériu, prípadne neznižuje je životnosť. Jedným z údajných dôvodov by mala byť zvýšená teplota pri nabíjaní vyvolaná rozohriatymi cievkami. Ak sa pohybuje nad hranicou 30 °C, môže znížiť počet nabíjacích cyklov, aj kapacitu batérie. Druhým, súvisiacim problémom sa zdalo byť, že ak neboli obe cievky počas nabíjania ideálne prekryté, zahrievali sa viac.
Ďalšou obavou je aj opotrebovanie elektrolytu batérie, ak smartfón zostane príliš často na nabíjacej podložke po nabití na maximum, napríklad v noci.
Výrobcovia batérií sa nechali počuť, že obe tieto obavy sú neopodstatnené. Batérie majú podľa nich nastavený horný limit napätia, ktorý nemôže byť prekročený a preto sa nepoškodzujú ani ak zariadenia zostávajú na podložke po nabití.
Ako sporný bod bolo tiež spomínané používanie batérie ako hlavného energetického zdroja počas bezdrôtového nabíjania, čím sa zvyšuje frekvencia jej nabíjacích cyklov. Pri nabíjaní káblom, naproti tomu, je počas pripojenia kábel hlavným zdrojom energie a batéria dostáva „pauzu“. Konzorcium WPC toto tvrdenie označuje za nedorozumenie, alebo nepochopenie princípov fungovania štandardu Qi.
Vplyv na zdravie
Bezdrôtové nabíjačky produkujú radiáciu, no otázkou je v akom množstve a intenzite. Odpoveď znie, že v zanedbateľných hodnotách. Elektromagnetické žiarenie vzniká len keď je zariadenie na podložke a dochádza k nabíjaniu. V záujme výrobcov je okrem nasledovania bezpečnostných štandardov aj redukcia rozsahu vzniknutého elektromagnetického poľa (a tým aj žiarenia), aby v čo najväčšej možnej miere predchádzali zbytočným únikom energie.
Bezdrôtové nabíjačky sú bezpečne izolované a nemožno ich označiť za zdraviu škodlivé.
Budúcnosť
Trendom vo vývoji bezdrôtových nabíjačiek je bezpečné zväčšovanie vzdialenosti medzi zariadením a nabíjacou plochou, pri zvyšovaní efektivity a znižovaní energetických strát. Investuje sa tiež do technológií rozširujúcich nabíjaciu plochu, aby sa na ňu zmestili viaceré zariadenia a optimálne nabíjanie nevyžadovalo špecifickú polohu umiestnenia.
Popri indukčnom a magneticko-rezonančnom princípe sa vynárajú aj konkurenčné prístupy využívajúce na prenos energie rádiové vlny. Práve pri nich sa hovorí o oveľa väčšom rozsahu. Producenti sa pritom nezameriavajú výhradne na smartfóny, ale na celé spektrum zariadení IoT (Internet of Things), vrátane elektromobilov, kuchynských spotrebičov a podobne. Je preto pravdepodobné, že bezdrôtové nabíjanie bude čoraz častejším javom.
