Zbogom punjačima: Dolazi nam soba za punjenje

Znanstvenici Sveučilišta u Michiganu (UM) i njihovi kolege iz japanskog Sveučilišta u Tokiju razvili su sustav koji bi jednog dana mogao čitave sobe, stanove, pa i čitave kuće pretvoriti u zone za bežično punjenje koje će nam uređaje puniti kroz zrak, bez obzira gdje se nalazili.

U studiji objavljenoj u časopisu Nature Electronics, istraživači kažu da tehnologija može omogućiti 50 vata energije korištenjem magnetskih polja.

Autor studije Alanson Sample, profesor informatike i inženjeringa na UM-u, kaže da bi se ova tehnologija, osim za napajanje telefona i prijenosnih računala, mogla koristiti za napajanje implantiranih medicinskih uređaja te otvoriti nove mogućnosti za mobilnu robotiku u domovima i proizvodnim pogonima. Tim također radi na implementaciji sustava u prostore koji su manji od veličine sobe, na primjer u kutiju s električnim alatima koja puni alate smještene unutar nje.

Tim predvođen istraživačima sa Sveučilišta u Tokiju, demonstrirao je tehnologiju u namjenski izgrađenoj prostoriji za testiranje bežičnog punjenja, koja je bežično napajala svjetiljke, ventilatore i mobitele koji mogu crpiti struju s bilo kojeg mjesta u prostoriji bez obzira na pozicije ljudi i namještaja.

Novi sustav donosi veliko poboljšanje u odnosu na prethodne pokušaje bežičnih sustava za punjenje, koji su koristili potencijalno štetno mikrovalno zračenje, ili su zahtijevali postavljanje uređaja na namjenske površine za punjenje. Umjesto toga, koristi vodljivu površinu na zidovima prostorija i vodljivi pol za generiranje magnetskih polja.

Uređaji koriste magnetsko polje žičanim zavojnicama koje se mogu integrirati u elektroniku poput mobitela, a istraživači kažu da bi se sustav mogao lako proširiti na veće strukture poput tvornica ili skladišta, a da pritom zadovoljava postojeće sigurnosne smjernice za izloženost elektromagnetskim poljima.

"Ovako nešto bilo bi najlakše implementirati u novogradnju, ali mislim da će biti moguća i nadogradnja postojećih objekata", rekla je Takuya Sasatani, istraživačica na Sveučilištu u Tokiju i jedna od autorica studije. "Na primjer, neke poslovne zgrade već imaju metalne potporne stupove i trebalo bi biti moguće raspršiti vodljivu površinu po zidovima, možda slično načinu na koji se rade teksturirani stropovi."

Ključ za rad sustava bila je izgradnja rezonantne strukture koja može isporučiti magnetsko polje veličine sobe, a pritom ograničiti štetna električna polja, koja mogu negativno djelovati na biološka tkiva.

Ovo rješenje koristilo je uređaje koji se zovu grudasti (lumped) kondenzatori. Postavljeni u šupljine zidova, oni stvaraju magnetsko polje koje rezonira kroz prostoriju, dok zarobljava električna polja unutar samih kondenzatora. Time se nadilazi ograničenje prethodnih bežičnih sustava napajanja, koji su ograničeni ili na isporuku velikih količina energije na nekoliko milimetara ili na vrlo male količine energije na velike udaljenosti.

Drugi je izazov bio kako generirati magnetsko polje koje dopire do svakog kuta prostorije, jer magnetska polja putuju kružnim uzorcima, stvarajući mrtve točke u četvrtastoj prostoriji. Osim toga, prijemnici se moraju uskladiti s poljem na specifičan način kako bi iskoristili snagu.

Kako bi se to omogućilo, sustav generira dva odvojena 3D magnetska polja. Jedno putuje u krug oko središnjeg prostora sobe, dok se drugo vrti u uglovima, putujući između susjednih zidova. Ovaj pristup uklanja mrtve točke, omogućujući uređajima da crpe energiju s bilo kojeg mjesta u prostoru.

Testovi s anatomskim lutkama pokazali su da bi sustav mogao isporučiti najmanje 50 vati energije na bilo koje mjesto u prostoriji bez prekoračenja smjernica FCC-a o izloženosti elektromagnetskoj energiji.

Koliko god sve ovo djelovalo fantastično, istraživači napominju da će implementacija sustava u komercijalnim ili stambenim okruženjima vjerojatno biti udaljena godinama. Trenutno rade na testiranju sustava u zgradi u UM-ovom kampusu. Provest će ga u nizu soba koje koriste standardne građevinske tehnike, s datumom završetka testa postavljenim za ovu jesen.

Nakon testova učinkovitosti u punjenju trebat će dosta vremena dok se provedu testovi na ljudima nalik na kliničke studije u farmaceutici, koji bi trebali potvrditi da je nova tehnologija dugoročno sigurna po ljudsko zdravlje.