Życie bez kabli, jak bezprzewodowo ładować gadżety

Bezprzewodowe ładowanie elektronicznych gadżetów nie tak dawno było wyłącznie marzeniem fanów literatury science-fiction. Ale ta technologia trafiła już pod strzechy i jest w zasięgu każdego z nas. Czym są standardy Qi i PMA, co należy wiedzieć o ładowaniu indukcyjnym i jaka rola organizacji Alliance for Wireless Power, do której należy Qualcomm? Dowiecie się tego wszystkiego z poniższego tekstu.

Rozwój technologii pędzi w szalonym tempie. Przecież ledwo co przyzwyczailiśmy się do bezprzewodowego przesyłania danych; zeszły wiek dał nam odbiorniki radiowe i telewizyjne, a potem telefony komórkowe, które umożliwiały transmisję głosu i wysyłanie krótkich wiadomości tekstowych. Zaledwie w przeciągu kilku ostatnich lat obecnego stulecia okazało się, że do korzystania z internetu nie potrzeba kabla, a dane mogą swobodnie być przesyłane za pomocą niewidzialnych fal radiowych.

Kto wie, może za kilka lat nie będziemy musieli w końcu przed wyjazdem na urlop, lub po prostu przed wyjściem z domu, pamiętać o pakowaniu do plecaka lub torby mnóstwa kabli służących do ładowania baterii naszych gadżetów? Bardzo liczę na rozwój bezprzewodowego ładowania, często nazywanego indukcyjnym. Urządzenia korzystające z tej technologii są już dostępne, tak jak ładowarki dla nich przeznaczone. To nadal nisza i drogie zabawki, ale jeśli rynek je przyjmie, za kilka lat mogą zmienić sposób, w jaki korzystamy z elektroniki użytkowej.

Współczesne smartfony mają imponujące parametry, a także olbrzymie ekrany o rozdzielczości HD, wielordzeniowe procesory i moduły łączności LTE zapewniające szybkie połączenie internetowe. Jednak ciężko wykorzystać te wszystkie dodatki, gdy w praktyce urządzenia mobilne mają mizerne osiągi pod względem czasu pracy na akumulatorze. Z doświadczenia wiem, że w domu smartfona nie odłączam od kabla, by wskaźnik naładowania po wyjściu zawsze świecił się na zielono.

Ale i tak przebywając poza miejscem zamieszkania dłużej niż kilkanaście godzin nerwowo szukam wolnego gniazdka. Muszę też pamiętać, aby mieć ze sobą własną ładowarkę, kabel microUSB, a najlepiej do tego przenośny powerbank. Do poprzedniego telefonu miałem też w portfelu zapasowy akumulator, ale niestety coraz trudniej o takie urządzenie i firmy takie jak HTC rezygnują z możliwości wymiany akumulatora na rzecz obudowy unibody. To spory problem, zwłaszcza że po roku lub dwóch wydajność ogniwa znacznie spada.

A ja przecież nie mogę sobie pozwolić na to, aby moje okienko na świat w postaci smartfona odmówiło współpracy ze względu na brak prądu. Smartfon jest urządzeniem, któremu dziś najbliżej do miana prawdziwego komputera osobistego (personal computer - PC). To właśnie urządzenia mobilne zapewniają kontakt ze światem, mamy więc prawo wymagać od nich niezawodności i dostępności 24/7. Wiele osób opiera na nich swoją pracę, a niestety, pojemność ogniw współczesnych komórek nie jest wystarczająca. Producenci w pogoni za wydajnością i jak najmniejszą grubością smartfonów zmuszeni byli pójść na kompromis.

Chociaż pojemność akumulatorów w komórkach rośnie, to czas ich pracy nadal jest tak samo mizernie krótki. Jednocześnie producentom niespieszno do poprawy czasu pracy urządzeń, więc warto szukać alternatywnych rozwiązań. Częściowym rozwiązaniem tego problemu może być bezprzewodowe ładowanie. Oczywiście wszystko pod warunkiem popularyzacji jednego, światowego standardu - tak jak teraz ma to miejsce w przypadku sieci Wi-Fi na całym świecie. Żywię nadzieję, że stanie się tak już za kilka lat.

Jeśli ładowarki indukcyjne rozprzestrzeniłyby się na szeroką skalę, nie byłoby problemów z podładowaniem poza domem akumulatora w smartfonie... a także tablecie, inteligentnym zegarku, czytniku ebooków, odtwarzaczu muzycznym, aparacie cyfrowym lub bezprzewodowym zestawie słuchawkowym. W końcu te wszystkie urządzenia są tak samo łase na prąd. Przed nami jeszcze długa droga, ale przynajmniej widać już światełko w tunelu.

Chociaż jeszcze kilkanaście lat temu sama możliwość używania zaawansowanych urządzeń elektronicznych z dala od gniazdka budziła podziw, dziś korzystanie z kabli jest problematyczne, a producenci szukają sposobów na ułatwienie konsumentom życia i wyróżnienia się wśród konkurencji. Klasyczne ładowanie urządzeń elektronicznych odbywa się poprzez podłączenie ich do gniazdka za pomocą ściennej ładowarki i specjalnego kabla USB (lub alternatywnie do portu w komputerze). Jednak dostarczyć energię elektryczną do ogniwa także w sposób bezprzewodowy.

Sam mechanizm bezprzewodowego ładowania indukcyjnego nie jest prosty, ale nie jest to pomysł specjalnie nowy. Podwaliny tej technologii stworzył już w dziewiętnastym wieku Michael Faraday, odkrywając zjawisko indukcji elektromagentycznej. Swoje trzy grosze dorzucił też Nicola Tesla, który wysnuł koncepcję bezprzewodowego przesyłania prądu. Chociaż obaj naukowcy tego nie dożyli, my bezprzewodowe ładowanie mamy nareszcie w zasięgu ręki.

Zasada działania ładowarek indukcyjnych przedstawia się następująco: prąd przepływający przez jedną cewkę (w ładowarce) powoduje powstanie pola elektromagnetycznego, które indukuje napięcie w drugiej cewce, które z kolei zmieniane jest na energię zasilającą smartfon (w akumulatorze). Dla użytkownika końcowego jednak nie są istotne zachodzące w urządzeniu zjawiska fizyczne, a efekt jaki pozwala to osiągnąć.

Po umieszczeniu smartfona (lub innego kompatybilnego gadżetu) w obszarze obejmowanym przez ładowarkę, prąd zostaje przekazany do ogniwa. Ze strony użytkownika jedyną aktywnością jest konieczność położenia urządzenia na specjalnej macie, bez konieczności celowania wtyczką w gniazdko. Aby to działało, urządzenie musi zostać przystosowane do jednego ze standardów przez producenta. Warto też odnotować, że dostępne są też akcesoria firm trzecich, które pozwalają na ładowanie smartfonów poprzez umieszczenie pod klapką akumulatora specjalnej wkładki.

Minie jeszcze wiele lat, zanim projektanci zaczną umieszczać podzespoły konieczne do współpracy z bezprzewodowymi ładowarkami we wszystkich swoich produktach. Jeszcze więcej czasu minie, zanim użytkownicy wymienią swój “park maszynowy” i wyposażą się w nową generację urządzeń. Gdy cena przestanie być barierą, będzie można nareszcie zutylizować te dziesiątki różnych ładowarek. Chyba każdy ma przynajmniej jedną pełną nich szufladę.

Kilka lat temu każdy producent telefonów komórkowych miał swój pomysł na własny kabel zasilający. Efekt był taki, że taka ładowarka od Samsunga nijak nie pasowała do Nokii, a ta od Nokii nie była w stanie naładować Sony Ericssona. Zmieniło się to wraz z wprowadzeniem jako standardu ładowania i przesyłu danych do urządzeń mobilnych portu microUSB, gdy już chyba tylko Apple nadal idzie swoją drogą korzystając z własnego, autorskiego portu Lighting.

W przypadku ładowania indukcyjnego powstaje kilka takich “microUSB”. W lipcu 2010 roku Konsorcjum Zasilania Bezprzewodowego (Wireless Power Consortium) ogłosiło sfinalizowanie standardu Qi (wymowa: czi). Jego nazwa pochodzi z języka chińskiego. Używa się jej we wschodniej filozofii i medycynie do określenia życiodajnej energii. Qi jest wdrażany przez coraz większą liczbę partnerów i organizacja WPC obecnie ma około 150 członków. Jej celem jest stworzenie światowego standardu i zapobiegnięcie sytuacji, gdy do urządzeń różnych firm potrzebne będą inne ładowarki.

Na ten standard składają się trzy elementy. Pierwszą jest definicja odbiornika interfejsu dla przekazywania zasilania od nadajnika do odbiornika bez potrzeby ich stykania się, opartego o infukcję polem magnetycznym. Drugim są jasno określone wymagania wydajności, zarówno w odniesieniu do nadajników i odbiorników mocy. Trzecią, nie mniej istotną, są procedury testowania zgodności. Wśród firm, które wspierają rozwój Qi, znajdują się tacy giganci jak Nokia, Philips, Sanyo, LG, Panasoic, Samsung, HTC, Duracell i Energizer.

Wsparcie tak ważnych marek może pomóc w rozpowszechnieniu Qi na cały świat. Ale ma on konkurencję. Jest nią Power Matters Alliance, czyli organizacja zrzeszająca takie firmy jak Google, AT&T, BlackBerry, a od niedawna także HTC, LG i Samsunga. Dość istotny producent akcesoriów do bezprzewodowego ładowania Powerkiss zapowiedział też, że w swoich produktach przechodzi z Qi właśnie na PMA, które w przyszłości ma pozwolić też na transfer danych, nie tylko energii. Trochę jednak martwi fakt, że rynek ulega rozdrobnieniu.

Sytuacja, w której kilku producentów będzie stosować niekompatybilne standardy nie będzie wygodna dla konsumentów. Na szczęście przyłączenie się firm do PMA nie znaczy, że zrezygnują oni z Qi. Po prostu nie wiadomo, który standard okaże się dominujący i jak widać firmy zostawiają sobie furtki. Dla przykładu Samsung ma zamiar wspierać oba standardy jednocześnie, więc użytkownicy jego urządzeń będą mogli korzystać z dowolnej maty ładującej. Pytanie, czy inne firmy też zadbają o kompatybilność.

Warto wspomnieć o zaletach ładowania indukcyjnego. Z pewnością należy do nich znacznie większa odporność na zamoczenie i korozję, ponieważ żadne elementy przewodzące prąd nie są odsłonięte. W przyszłości technologia ta może znaleźć także zastosowanie w medycynie i podskórnych implantach. Nie bez znaczenia jest też wygoda i prostota użycia takiego rozwiązania w porównaniu z klasycznym kablem, zwłaszcza w przypadku osób niepełnosprawnych.

Trzeba jednak pamiętać, że dzisiejsze bezprzewodowe ładowanie nie jest jeszcze idealne. Ma wady, które wykluczają je jako główne źródło prądu dla urządzeń mobilnych. Najpoważniejszą jest znacznie dłuższy czas potrzebny na naładowanie akumulatora, niźli za pomocą klasycznego kabla. Jeśli jednak efektywność tej metody ładowania się poprawi, zasięg ładowania się zwiększy, a straty prądu się obniżą, to może faktycznie pozbędziemy się kabli?

Oprócz Qi i PMA należy pamiętać też o trzeciej organizacji, która zajmuje się badaniami i rozwojem standardów bezprzewodowego ładowania urządzeń elektronicznych. Jest to Alliance for Wireless Power, wspierana przez firmę Qualcomm. Na liście partnerów można znaleźć także Deutsche Telekom, LG i Samsunga. A4WP wspiera rozwój bezprzewodowego ładowania, które mogłoby obejść problem małego zasięgu klasycznych ładowarek bezprzewodowych.

Od razu czytając opisy w witrynie internetowej organizacji przed oczami rysuje mi się piękna wizja: tak jak teraz wchodząc w obręb restauracji albo sklepu smartfon może automatycznie połączyć się z nadajnikiem Wi-Fi, tak samo mógłby przecież pobierać prąd. Wyeliminowanie konieczności użycia mat ładujących byłby kolejnym krokiem na uproszczenie życia konsumentów, którzy do naładowania swojego smartfona nie musieliby nawet wyjmować go z kieszeni. Na to jednak jeszcze za wcześnie.

A4WP pracuje nad rozwiązaniami, które pozwalałyby na ładowanie jednocześnie kilku urządzeń za pomocą tej samej stacji bazowej, które nie musiałyby się stykać z matą całą powierzchnią. Mogłyby to być zarówno gadżety potrzebujące mało energii, jak zestawy słuchawkowe na Bluetooth, ale także bardziej łakome na prąd smartfony i tablety, a w przyszłości może nawet laptopy. Zwłaszcza w przypadku tych ostatnich mnogość złączy ładowania i krótki czas pracy są często problemem.

Rozwiązanie A4WP korzysta z mechanizmu rezonansu magnetycznego, a między matą ładującą a urządzeniem można umieścić np. gazetę. Nie ustalono jeszcze oficjalnej nazwy nowego standardu, a pierwszych urządzeń w komercyjnej sprzedaży można spodziewać się dopiero w 2014 roku. Do tego czasu firmy stojące za Qi i PMA z pewnością nie będą próżnować, ale rozwiązania Alliance for Wireless Power zapowiadają się nieco przyjaźniej. Clint Chaplin z Samsunga (który wspiera wszystkie trzy rozwiązania) stwierdził nawet, że koreańska firma upatruje właśnie w A4WP jako standardu przyszłości.

Geoff Gordon z Qualcomma wierzy, że technologie bezprzewodowego ładowania mają olbrzymią szansę na popularyzację w ciągu najbliższych kilku lat. Trzeba tylko przeczekać okres, w którym definiowane będą standardy, producenci i organizacje będą toczyć batalię o kompatybilność, a rynkowe ceny spadną do akceptowalnego poziomu. Firma analityczna IHS przewiduje, że do 2015 roku ilość sprzedawanych urządzeń korzystających z ładowania indukcyjnego wzrośnie z 5 do 100 milionów.

Nie przeczę, że to piękna wizja. Ale jednak nie chciałbym, aby producenci porzucili plany rozwoju technologii samych akumulatorów. Bezprzewodowe ładowanie traktować można jako dodatek, a nie jako remedium na wszystkie problemy. Zwłaszcza biorąc pod uwagę to, że zanim świat zaadoptuje jeden z proponowanych standardów tak jak teraz łączność Wi-Fi, minie kilka lub nawet kilkanaście lat. A i tak nie ma pewności, że tak się stanie.

Nieco dziwi, że do tej pory zawsze innowacyjne Apple nie zdecydowało się na wdrożenie żadnego (obcego lub własnego) standardu bezprzewodowego ładowania. Na szczęście pomysł na to podchwycili inni producenci. Jednym z takich firm jest Nokia, która bardzo często wspomina o możliwości ładowania swoich smartfonów bez potrzeby podłączania kabli w swojej komunikacji marketingowej. Obecnie można ładować tak smartfony Lumia 820 i 920.

Aby naładować bezprzewodowo telefon potrzebne są oczywiście specjalne ładowarki. Jeszcze niestety za wcześnie, aby wszystkie posiadane urządzenia elektroniczne ładowały się automatycznie po wejściu do pokoju. Smartfona należy położyć na specjalnej macie, którą należy zakupić osobno. W przypadku Nokii dostępne jest ich kilka rodzajów, gdzie najfajniejsza jest chyba kolorowa poduszeczka. Korzystają one z Qi.

Z Qi korzysta też flagowy smartfon systemu Android, czyli Google Nexus 4 produkcji LG. Nawet tajwański HTC wyposażył w tą funkcję swojego Droida DNA przygotowanego wspólnie z Verizonem. Kolejną dużą firmą, która pozwala na bezprzewodowe ładowanie swoich produktów, jest Samsung. Koreańczyków wyróżnia fakt, że ich wspiera wszystkie trzy standardy, czyli Qi, PMA i A4WP. Dzięki temu, przynajmniej w teorii, ich przyszłe produkty będą mogły być ładowane niezależnie od tego, jaką matę ładującą będzie miał pod ręką konsument.

Bezprzewodową ładowarkę można mieć nawet w samochodzie. Racja, można korzystać z kabla umieszczonego w miejscu na zapalniczkę, ale ładująca mata jest zdecydowanie wygodniejsza. Takie rozwiązanie wspierające Qi można znaleźć w autach Toyoty, konkretnie modelach Avalon 2013 i Avalon Hybrid. Swoje własne rozwiązanie proponuje też Audi. Nie przeszkadza to w wykorzystaniu modułów łączności Wi-Fi i Bluetooth, więc ładowanie nie wpływa na prowadzeniu rozmów przez zestaw głośnomówiący i korzystanie z nawigacji online.

Warto nadmienić, że urządzenia wykorzystujące bezprzewodowe ładowanie pojawiały się już wcześniej niż najnowsze smartfony Nokii, ale po prostu nie rozprzestrzeniły się one na szeroką skalę. Można przypomnieć w tym momencie ładowarkę Touchstone przeznaczone do Palma Pre i późniejszych modeli smartfonów tej firmy, lub szczoteczki do zębów produkcji Oral-B, które korzystały z ładowania indukcyjnego już w latach 90tych ubiegłego wieku.

Bezprzewodowe ładowanie indukcyjne można wykorzystać też w inny sposób. Bardzo fajnym gadżetem jest np. zestaw głośników JBL. Aby odtwarzać muzykę ze smartfona i jednocześnie go ładować, wystarczy położyć go na urządzeniu, bez potrzeby wpinania kabli. Połączenie nawiązywane jest bezprzewodowo poprzez Bluetooth, co pozwala sparowanie urządzeń i na przesyłanie muzyki. Jednocześnie ładowanie odbywa się poprzez Qi, tak jak na klasycznej macie.

Nie trudno wyobrazić sobie biurka, stoły i blaty, które dostarczałyby prąd do laptopa. Ale coś takiego wyeliminowałoby potrzebę używania kabla zasilającego. Wybiegając w przyszłość, można pomarzyć o monitorach i telewizorach, które nie wymagałyby już żadnych kabli. Bezprzewodowe ładowanie i strumieniowe przesyłanie na ekran obrazu z jednostki centralnej to kusząca wizja. Ba, bezprzewodowo można byłoby kiedyś ładować narzędzia takie jak wiertarki w warsztacie lub samochody elektryczne zaparkowane przez supermarketem!

Dziś nie wygląda to jeszcze tak różowo. Ładowanie bezprzewodowe działa na ograniczonej odległości, a w polskich supermarketach są miejsca, gdzie można zostawić telefon w szafce i podłączyć go do wtyczki. Ale nie oszukujmy się: zostawiać swój smartfon podczas rajdu po sklepach to nie jest najlepszy pomysł. Jak skorzystać chociażby z porównywarki cen lub poczytać opinie o produkcie?

To dzięki bezprzewodowym ładowarkom w kawiarniach lub punktach gastronomicznych podczas przerwy na kawę lub obiad można położyć smartfona na stole i podładować jego akumulator. A to już nie tylko marzenia, a rzeczywistość. Pilotażowe programy wdrażające takie rozwiązanie na świecie już ruszają. W Stanach ładowarki Qi wprowadziła chociażby popularna sieć kawiarni Starbucks, a w Europie PMA można znaleźć w McDonaldzie.

Dzięki wykorzystaniu ustandaryzowanej technologii bezprzewodowego ładowania można za pomocą jednego akcesorium naładować wszystkie urządzenia korzystające z kompatybilnego standardu - tak jak dzisiaj kablem microUSB naładuje się większość dostępnych telefonów komórkowych na rynku, a z dowolnego urządzenia użytkownik połączy się z siecią Wi-Fi w kawiarni. Mam tylko nadzieję, że proces standaryzacji przebiegnie szybko i nie będzie zbyt dużego rozdrobnienia.

Na koniec jeszcze dodam, że myśląc o bezprzewodowym ładowaniu, nie sposób zapomnieć o... klasycznych stacjach dokujących. Te akcesoria mają jednak poważną wadę: ze względu na swoją budowę współpracują wyłącznie z ograniczoną liczbą modeli smartfonów, często kompatybilne są tylko z jednym, konkretnym urządzeniem. Przez to przy zmianie telefonu należy zaopatrzyć się także w nową stację dokującą, co generuje dodatkowe koszta. Poduszeczka do ładowania eliminuje ten problem.

Ładowanie indukcyjne to duża wygoda, także podczas chociażby podczas odwiedzin u znajomych lub rodziny. Marzy mi się, aby za kilka lat telefonu nie potrzebowały już złącza do ładowania, ani kabla do przesyłania danych. Jeśli w najbliższych latach standard Qi, PMA albo rozwiązanie A4WP się spopularyzuje, może czeka nas taka rewolucja, jak w przypadku bezprzewodowego dostępu do internetu?

Życie byłoby znacznie prostsze.

Wpis powstał we współpracy z partnerem merytorycznym Spider’s Web, firmą Qualcomm.