Mogućnost da jednostavno spustite uređaj na podlogu i gledate kako se baterija bežično puni, bez petljanja s kabelima, neosporno je elegantna i praktična. No, iza te jednostavnosti krije se složena tehnologija s kompromisima koji nisu uvijek očiti. Dok industrija grabi prema budućnosti bez žica, postavlja se pitanje što točno žrtvujemo za ovu dozu udobnosti i kako će se ta tehnologija razvijati da bi ublažila svoje nedostatke.

Naime, temelj današnjeg bežičnog punjenja je elektromagnetska indukcija, princip koji je Nikola Tesla demonstrirao još u 19. stoljeću. U praksi, izmjenična struja u zavojnici unutar punjača stvara oscilirajuće magnetsko polje. Kada se prijemna zavojnica u vašem mobitelu nađe u tom polju, inducira se struja koja, nakon pretvorbe u istosmjernu, puni bateriju.

Sigurno ste čuli za Qi

Dominantni standard koji upravlja ovom interakcijom je Qi (fun fact, izgovara se "či"), razvijen od strane Wireless Power Consortiuma (WPC). Većina modernih uređaja, od Samsungovih flagshipa do Appleovih iPhonea, podržava upravo ovaj standard. Apple je otišao i korak dalje sa svojim MagSafe sustavom, koji koristi magnete za savršeno poravnanje zavojnica, čime se optimizira prijenos energije.

Ta je inovacija bila toliko uspješna da je poslužila kao temelj za novu generaciju standarda koji je relativno nedavno stigao na tržište, Qi2. Novi standard donosi magnetsko poravnanje svim kompatibilnim uređajima, obećavajući brže i efikasnije punjenje uz manje zagrijavanja.

Upravo je učinkovitost, odnosno njezin nedostatak, najveći kompromis bežične tehnologije. Svaki prijenos energije podrazumijeva gubitke, no kod bežičnog punjenja oni su znatno izraženiji. Dok žičani punjač pretvara izmjeničnu struju iz utičnice u istosmjernu za mobitel, bežični sustav to čini nekoliko puta - AC u DC u punjaču, pa natrag u AC za pogon odašiljačke zavojnice, da bi se na kraju inducirana AC struja u telefonu ponovno pretvorila u DC za bateriju.

Svaka od ovih konverzija rasipa energiju u obliku topline. Detaljna testiranja pokazala su da moderan žičani GaN punjač pri punjenju baterije od 12.7 Wh potroši oko 18.25 Wh, što predstavlja gubitak od otprilike 36 posto. S druge strane, čak i najefikasniji MagSafe punjač za isti zadatak potroši 23.33 Wh, povećavajući gubitke na gotovo 60 posto. Kod loše poravnatih ili jeftinijih Qi punjača, gubici mogu premašiti i 80 posto, što znači da se gotovo dvostruko više energije povuče iz utičnice nego što se pohrani u bateriju.

Najveći neprijatelj je - toplina

No, ta izgubljena energija ne nestaje, već ona postaje toplina. I upravo je toplina najveći neprijatelj zdravlja litij-ionskih baterija. Iako bežično punjenje samo po sebi ne "oštećuje" bateriju, kontinuirano izlaganje povišenim temperaturama nepovratno ubrzava kemijsku degradaciju unutar baterijskih ćelija, što rezultira smanjenjem kapaciteta.

Testovi pokazuju da se tijekom žičanog punjenja temperatura baterije jedva podigne do 30°C, što se smatra gornjom granicom "idealne" temperature. Bežično punjenje, međutim, rutinski podiže temperaturu baterije znatno iznad toga, često i preko 40°C. Moderni mobiteli imaju ugrađene sigurnosne mehanizme koji će usporiti ili zaustaviti punjenje ako temperatura postane previsoka, no dugoročno, učestalo izlaganje toplini sigurno će ostaviti traga na životnom vijeku baterije. Standard Qi2, s boljim poravnanjem i manjim gubicima, izravno adresira ovaj problem, čineći bežično punjenje sigurnijim za dugoročno zdravlje uređaja.

Budućnost?

Unatoč trenutnim nedostacima, budućnost bežičnog punjenja izgleda svijetlo, a tržište bi do 2029. godine trebalo dosegnuti vrijednost od 16 milijardi dolara. Inovacije se kreću prema rješavanju ključnih ograničenja. Razvijaju se sustavi temeljeni na magnetskoj rezonanciji koji bi mogli omogućiti punjenje na udaljenosti od nekoliko metara, eliminirajući potrebu za podlogama i stvarajući prostore u kojima se uređaji pune jednostavno boravkom u njima.

Već sada vidimo integraciju punjača u namještaj, automobile i javne prostore. Cilj je stvoriti ekosustav u kojem je napajanje neprimjetno i uvijek dostupno. Od punjenja električnih vozila tijekom vožnje po specijaliziranim prometnim trakama, do napajanja medicinskih implantata bez invazivnih zahvata, potencijal tehnologije svakako je golem.