Wizja świata, w którym wchodzisz do pokoju, a Twój smartfon automatycznie zaczyna się ładować w kieszeni, bez kładzenia go na żadnej podstawce, od lat rozpala wyobraźnię fanów technologii. Choć obecnie standardem jest ładowanie indukcyjne (Qi), które wymaga bezpośredniego kontaktu urządzenia z ładowarką, technologia ładowania „z powietrza” (over-the-air) nie jest już tylko domeną filmów science-fiction. Prace nad nią trwają, a pierwsze komercyjne rozwiązania powoli pojawiają się na horyzoncie, choć wciąż napotykają spore wyzwania.

Jak działa ładowanie na odległość?

Zanim przejdziemy do konkretnych produktów, warto zrozumieć, że „prawdziwie bezprzewodowe” ładowanie to nie jedna technologia, a kilka różnych podejść. Firmy pracujące nad tymi rozwiązaniami wykorzystują głównie trzy metody:

• Fale radiowe (RF): To najpopularniejszy kierunek. Nadajnik wysyła fale radiowe o określonej częstotliwości, które są wychwytywane przez miniaturowe anteny (tzw. rectenny) wbudowane w telefon lub inne urządzenie. Energia fal jest następnie zamieniana na prąd stały.
• Promienie podczerwone (IR): Systemy te wykorzystują skoncentrowane wiązki światła podczerwonego. Nadajnik „widzi” urządzenie i celuje w nie niewidzialnym laserem, który pada na ogniwo fotowoltaiczne, zamieniając światło w energię.
• Ultradźwięki: Fale dźwiękowe o wysokiej częstotliwości, niesłyszalne dla człowieka, wprawiają w drgania specjalną membranę w odbiorniku, co generuje energię elektryczną.

Kto jest najbliżej sukcesu?

Na rynku istnieje kilka firm, które zaprezentowały działające prototypy, a niektóre z nich uzyskały już nawet certyfikaty bezpieczeństwa od organów regulacyjnych (takich jak amerykańskie FCC).

Ossia i technologia Cota

To jeden z liderów branży. Ich system Cota działa podobnie do Wi-Fi. Nadajnik wysyła sygnały radiowe, które odbijają się od ścian i przeszkód, docierając do odbiornika. Co ciekawe, technologia ta została już zintegrowana z niektórymi obudowami do telefonów i systemami dla inteligentnych domów. Ossia skupia się jednak bardziej na sektorze przemysłowym i logistycznym niż na bezpośredniej sprzedaży do klientów indywidualnych.

Energous i WattUp

Firma Energous od lat promuje swoją technologię WattUp. Udało im się uzyskać certyfikację dla ładowania na odległość do kilkunastu centymetrów, a później nawet kilku metrów. Ich rozwiązanie znajduje zastosowanie głównie w mniejszych gadżetach, takich jak aparaty słuchowe, czujniki IoT czy tagi sklepowe, które wymagają bardzo małej ilości energii.

Xiaomi Mi Air Charge

W 2021 roku Xiaomi zelektryzowało świat prezentacją Mi Air Charge Technology. Według zapowiedzi, system ten ma pozwalać na ładowanie wielu urządzeń jednocześnie z mocą 5W w promieniu kilku metrów. Nadajnik wykorzystuje 144 anteny do precyzyjnego namierzania smartfona. Choć pokaz wyglądał imponująco, produkt wciąż nie trafił do masowej sprzedaży i pozostaje w fazie zaawansowanego prototypu.

Dlaczego nie możemy jeszcze kupić takich ładowarek w sklepie?

Mimo że technologia istnieje, jej powszechne wdrożenie hamują trzy główne bariery: wydajność, bezpieczeństwo i regulacje prawne.

Problem wydajności (Prawo odwrotnych kwadratów)
W fizyce istnieje zasada, według której natężenie energii maleje wraz z kwadratem odległości od źródła. W praktyce oznacza to, że jeśli oddalisz się od nadajnika dwukrotnie, ilość docierającej energii spadnie czterokrotnie. Aby naładować telefon z dużą prędkością na odległość kilku metrów, nadajnik musiałby emitować ogromne ilości energii, z czego większość po prostu „rozproszyłaby się” w przestrzeni.

Bezpieczeństwo i zdrowie
Choć producenci zapewniają, że stosowane fale są bezpieczne, organy regulacyjne (jak polskie UKE czy amerykańskie FCC) mają bardzo rygorystyczne normy dotyczące gęstości promieniowania elektromagnetycznego. Przesyłanie dużej mocy przez pomieszczenie, w którym przebywają ludzie, zwierzęta i rośliny, wymaga przejścia setek testów, aby wykluczyć negatywny wpływ na tkanki żywe.

Koszty i rozmiary
Obecne nadajniki do ładowania na odległość są duże (często wielkości sporego głośnika lub małej szafki) i bardzo drogie w produkcji. Dla przeciętnego użytkownika zakup ładowarki za kilka tysięcy złotych, która ładuje telefon wolniej niż kabel za 20 zł, jest obecnie mało opłacalny.

Ciekawostka: Czy wiesz, że Nikola Tesla o tym marzył?

Koncepcja bezprzewodowego przesyłu energii nie jest nowa. Już na przełomie XIX i XX wieku genialny wynalazca Nikola Tesla pracował nad projektem Wieży Wardenclyffe. Jego ambicją było przesyłanie energii elektrycznej przez atmosferę ziemską na ogromne odległości, co miało zapewnić darmowy prąd całemu światu. Niestety, z powodów finansowych i technicznych (ogromne straty energii), projekt nigdy nie został ukończony, ale dzisiejsze technologie ładowania radiowego są w pewnym sensie dalekimi krewnymi jego wizji.

Kiedy realnie zobaczymy to w domach?

Obecnie technologia ta wchodzi do domów „tylnymi drzwiami”. Zamiast ładować smartfony, zasila ona urządzenia o bardzo niskim poborze mocy: inteligentne zamki, czujniki temperatury czy piloty do telewizorów (np. niektóre modele Samsunga wykorzystują fale radiowe z routerów Wi-Fi do podładowywania pilota).

Eksperci przewidują, że prawdziwie wydajne ładowanie smartfonów w obrębie całego pokoju stanie się powszechne dopiero w drugiej połowie lat 20. XXI wieku. Do tego czasu musimy polubić się z naszymi kablami lub klasycznymi podkładkami indukcyjnymi, które z roku na rok stają się coraz szybsze.