Рабочие технологии для беспроводной зарядки портативных устройств

Беспроводное электричество. История вопроса

В 1996 г. инженер Рой Кюэннен бился над решением одной проблемы: как сделать так, чтобы бытовой фильтр для очистки воды производства компании Amway Corp. не ломался? Фильтр убивал бактерии с помощью ультрафиолетовой лампы, но для этого ее нужно было погружать в воду. Провода, питавшие лампу электричеством, ржавели. Тогда у инженера Кюэннена возникла сумасшедшая идея: убрать провода и питать лампу дистанционно — с помощью магнитной катушки.

Пока Кюэннен мучился с водяным фильтром, беспроводная революция уже шла полным ходом — начавшись в 90-х, она подарила нам сотовый телефон, Bluetooth и Wi-Fi, но только в последние годы стала охватывать область электропитания. Несколько компаний сейчас ищут способы подавать электроэнергию в мобильные телефоны, КПК, лэптопы и другие гаджеты напрямую, без необходимости включать их в сеть.

Первые подобные продукты уже вышли на рынок — например, зарядный «коврик» для телефона Motorola Razr, разработанный компанией WildCharge. Он не расходует много энергии, так как входит в непосредственный контакт с самим телефоном. Впрочем, изначальной идее Кюэннена — заряжать устройства дистанционно — это не соответствует. Спустя 12 лет после своего опыта с фильтром для очистки воды он готов внедрить в повседневную жизнь технологию по-настоящему бесконтактной зарядки.

Кюэннен использовал старую идею передачи энергии посредством магнитного поля, озвученную еще Фарадеем и Теслой. Ток, проходящий через проволочную спираль, создает электромагнитное поле; под воздействием этого поля в другой спирали, расположенной поблизости, тоже возникает ток. Компания Fulton Innovation, одним из основателей которой является Кюэннен, уже в этом году может выпустить на рынок устройство, которое заряжает различные гаджеты с помощью магнитной катушки, спрятанной под рабочим столом или другой поверхностью, — оно передает электроэнергию во вторую, более маленькую катушку внутри заряжаемого устройства.

Электрический стол eCoupled для зарядки мобильных устройств

Фирма назвала эту технологию eCoupled и защитила ее десятками патентов. Что же в ней нового? Ведь уже выпускаются электробритвы и зубные щетки, подзаряжаемые с помощью электромагнитной индукции. Как объясняют разработчики, им впервые удалось создать систему автоматической настройки зарядного устройства на параметры заряжаемого. Дело в том, что все ныне выпускаемые «магнитные» приборы тесно сопряжены с зарядным устройством (базой, куда их ставят на ночь).

У каждого такого аппарата своя, индивидуальная, зарядка; к тому же малейшее отклонение в расположении устройств — и процесс пополнения аккумуляторов почти затухает. eCoupled же способен заряжать любые аппараты, оснащенные бортовым «принимающим» устройством, а заряжаемый прибор можно вполне свободно перемещать относительно источника. Если заряжаемое устройство находится в нескольких сантиметрах от «точки» eCoupled, «в воздухе» теряется всего 2% электроэнергии; но на большем расстоянии, конечно, потери растут.

Как считают в Fulton, технология eCoupled позволит создавать удобные хот-споты — достаточно разместить передатчик под столом, и свою порцию питания будут получать лежащие на его поверхности телефон, компьютер, плеер и т. д. Прощайте провода и блоки питания, которые вечно теряешь.

«Так можно будет заряжать в будущем и автомобиль [с электрическим приводом]», — говорит Дейв Баарман, директор Fulton по передовым технологиям. Недавно на выставке в Лас-Вегасе Баарман демонстрировал, как можно питать разные устройства через пластик и воду. Самой эффектной демонстрацией стало приготовление стейка на электрогриле, который не имел проводов. Многих впечатлили перспективы технологии еще до выставки — сейчас среди партнеров Fulton Innovation такие гиганты, как Bosch, Motorola и Lenovo. Они разрабатывают устройства, совместимые с eCoupled, — пока для того, чтобы эта технология работала, к телефону или плееру нужно подключить специальный адаптер. Но скоро они будут встроенными.

Беспроводная рождественска елка от Powercast

У Fulton есть конкуренты, использующие другие технологии. Например, компания Powercast выпускает искусственную рождественскую елку, украшенную беспроводными светодиодами. В стволе дерева — радиопередатчик, посылающий высокочастотные сигналы во всех направлениях. Уходящая в эфир энергия заставляет диоды светиться. За год Powercast продала около 500 таких деревьев по $395 каждое.

Энергия радиоволн для питания портативных устройств

Ученые из американской компании Ambient Micro, о разработках которой Newsweek писал два года назад, пошли еще дальше: они предложили использовать дармовую энергию радиоволн, которых в окружающем пространстве предостаточно. «Есть плохая новость — портативный компьютер “прокормить” пока невозможно. Но есть и хорошая: количество энергии, которое требуется для питания различных электронных устройств, уменьшается очень быстро. То, что еще вчера требовало нескольких ватт, сегодня работает от милливатт, а завтра — от микроватт», — говорил Newsweek президент компании Скотт Викер.

Предполагалось, что прибор Ambient Micro, «высасывающий» дармовую энергию из радиоволн, поступит в продажу в этом году по цене в $1 и сможет питать охранные датчики или радиометки. Сейчас Скотт Викер признается, что эти планы оказались слишком оптимистичными. «Нам до сих пор не удалось создать устройство, которое заинтересовало бы инвесторов», — говорит он. Викер, кстати, не считает Fulton Innovation конкурентом: «Эффективность их устройства выше, но ведь им нужно потратить электроэнергию на создание магнитного поля, а мы улавливаем энергию из воздуха».

Марин Сольячич из Массачусетского технологического института экспериментально доказал, что технологиям Ambient Micro и Fulton Innovation есть куда развиваться: ученый, используя принцип магнитной резонансной связи, смог в прошлом году зажечь лампочку, расположенную в двух метрах от передатчика. Сольячич уверен: скоро беспроводная электроэнергия будет питать куда более серьезные приборы — тостеры, печи, ПК и пылесосы.

Но предстоит трудный выбор: между комфортом и экономией энергии. Чем больше расстояние между источником энергии и устройством, тем больше энергии теряется в процессе передачи. «Мощность источников волн может быть разной, — говорит профессор Университета Колорадо Зоя Попович. — Можно использовать магнитное поле или радиоволны. Но эффективность подзарядки зависит от расстояния, на котором находятся устройства». Например, при замене розеток и проводов магнитными катушками придется смириться с тем, что как минимум 50% электроэнергии будет уходить в никуда.

Это, безусловно, выгодный обмен, если речь идет об электронном стимуляторе сердца, потребляющем минимум электричества. Но питание тостера или телевизора может обойтись слишком дорого. Впрочем, все чаще удобство при эксплуатации — главный фактор, от которого зависит успех или провал продукта.

Альтернативный вариант беспроводного зарядного устройства —  беспроводное устройство WildCharge, которое заряжает гаджеты через их поверхность.

Продукт компании WildCharge выиграл премию лучшей инновации CES 2008 в категории портативного электропитания. А в прошлом месяце устройство получило награду TIME Magazine в номинации лучшего изобретения 2007 года.

Компания Wildcharge была организована в 2005 году для продвижения уникальной, теперь уже запатентованной технологии беспроводной передачи электроэнергии. С помощью такого чудо-коврика можно забыть о зарядниках для сотовых телефонов, музыкальных и видеоплееров и даже ноутбуков. Один нюанс — все эти устройства должны быть снабжены специальным адаптером.

Чудо-коврик WildCharger

Зарядник под названием WildCharger представляет собой горизонтальную подложку с полосками контактов и предназначен для подпитки всевозможных гаджетов: мобильных телефонов, плееров и т.д. Каждое из заряжаемых устройств должно быть оснащено специальным адаптером. Когда пользователь кладет телефон на подложку зарядника, контакты адаптера соприкасаются с его поверхностью, образуя замкнутую электрическую цепь. Адаптер можно приобрести отдельно, но добавить соответствующую функцию в гаджет можно и в процессе производства.

При этом обеспечивается 100-процентная передача энергии без возникновения вредных магнитных полей. По словам официальных представителей WildCharge, над разработкой устройства инженеры трудились с 2001 года. Подложка может заряжать до пяти гаджетов одновременно. В настоящий момент зарядник поддерживает телефоны Motorola RAZR, продаваемые некоторыми операторами. В течение ближайших месяцев число поддерживаемых гаджетов планируется увеличить и включить iPod Nano и iPhone.

Купить WildCharger можно на сайте производителя по цене 60 долларов. Разработкой подобных зарядников занимаются и другие компании. Так, в конце прошлого года Belkin представил концепт Pitstop, позволяющий заряжать устройства без проводов. Основа его работы заключалась в использовании колец индуктивности.