by ThomasLiikkuva elämäntapamme edellyttää joustoa käytettäviltä tekniikoilta. Maailma muuttuu kokoajan yhä mobiilimmaksi, joten on luonnollista että kokoajan etsitään uusia keinoja asioiden tekemisen helpottamiseksi. Nopeat langattomat verkko- ja tiedonsiirtoyhteydet ovat arkipäivää, mutta kaiken langaton siirtäminen ei ole vielä tänäpäivänäkään mahdollista.
Kaikki vaatii toimiakseen sähköä. Sen loppuminen pysäyttää kaiken totaalisesti. Jos virta loppuu, ei ole mitään merkitystä kuinka älykkäästä tekniikasta olisi kyse. Elämme pian vuotta 2015, joten toivoisi tälläkin saralla jotain kehitystä tapahtuvan.
Itseasiassa, onkin tapahtunut. Langaton lähilataaminen on jo mahdollista eikä langattoman sähkönsiirronkaan toteuttaminen ole välttämättä enää kaukana.
Idea jo 1800-luvun lopulta
Vaikka idea lanagttomasta sähkönsiirrosta saattaa kuulostaa hurjalta ja jopa scifiltä, sen konsepti ei ole mitenkään uusi. Henkilö nimeltä Nikola Tesla esitteli esitteli mantereiden välisen langattoman sähkönsiirron maailmalle jo vuonna 1891. Tesla yritti esitellä sähkömagneettisen induktion periaatettta, jonka löysi Michael Faraday vuonna 1931. Idean mukaan johdossa kulkeva sähkövirta voi aiheuttaa virrankulun toiseen lähellä olevaan johtoon.
Kuten voimme tänäpäivänä todeta, idea oli paljon aikaansa edellä. Vaikka pitkän matkan langattoman sähkönsiirron mahdollisuutta tutkitaan kuumeisesti yhä, se ei ole nykytietämyksellä mahdollista. Mutta uusimpien tutkimusten perusteella voimme kyllä todeta, että kaukana sen ensimmäiset sovellutukset eivät kuitenkaan ole.
Etäisyys muodostunut ongelmaksi
Tässä artikkelissa puhutaan siis pitkän matkan langattomasta sähkönsiirrosta. Langattoman lähilatauksen hyödyntäminen on ollut jo tovin arkipäivää, alkaen aina 1990-luvun partakoneista ja sähköhammasharjoista. Hieman uudempaa innovatiiviota esittelevät Qi-tekniikan langattomasta ladattavat älypuhelimet.
Qi-tekniikka perustuu magneettiseen induktioon kahden käämin välillä, joista toinen (lähetin) on latausalustassa ja toinen (vastaanotin) mobiililaitteessa. Toteutus perustuu sähköenergian siirtämiseen kahden käämin välillä. Kun molemmat käämit värähtevät samalla taajuudella, vastaanotin muuntaa lähettimen generoimasta sähkömagneettikentästä saatavan tehon sähkövirraksi, jolla voidaan puolestaan ladata laite.
Qi-lataus käytännössä
Ongelma tässä tavassa siirtää sähköä on se, että magneettikentän luoma energia häviää jos käämien välimatka on suuri. Siksi tällä hetkellä langattoman sähkön siirtomatkat ovat erittäin lyhyitä ja mahdollistavat lähinnä vain pienten yksittäisten laitteiden latauksen ilman piuhoja. Ja näissäkin tapauksissa hyöty on lähinnä ”tilallista vapautta”, sillä lataus onnistui vain hyvin lähellä itse laturia ja vaatii useimmissa tapauksissa jopa fyysistä kontaktia laitteiden välillä. Tästä esimerkkeinä Qi-tekniikkaa hyödyntävien puhelinten latausalustat.
Nyt tältä rintamalta kuuluu kuitenkin uutta. Massachusettsin teknillisessä korkeakoulussa Yhdysvalloissa on kehitetty menetelmä, joka voi poistaa energian hävikin tuottaman ongelman. Ratkaisu on se, että lähettävä ja vastaanottava käämi pannaan värähtelemään samaan tahtiin.
Lähitulevaisuudessa langaton lataaminen ja sähkönsiirto voi olla siis toteutettavissa samaan tapaan kuin esimerkiksi WiFi-verkko. Kun istut kahvilassa surffaamassa WLAN-yhteydellä, laitteesi latautuu samalla tavalla kuin kapulasi vastaanottaa dataa verkosta.
Virta ehtyy menossa väkisin
Langattoman latauksen ja sähkönsiirron kehitystä on vauhdittanut mobiililaitteiden ja uusimpana sähköautojen markkinat. Mobiililaitteiden jatkuvasti päällä olevat verkko- ja GPS-yhteydet, alituinen videon- ja musiikintoisto, suuremmat, kirkkaammat ja terävämmät näytöt sekä raskaat sovellukset kuten pelit lyhentävät niiden toiminta-aikaa jatkuvasti. Akkutekniikka on kehittynyt toki niiden mukana, muttei riittävästi. Tarvetta vapaammalle virransaannille siis todella on ja sitä kehitetämään kuumeisesti.
Toisen merkittävän ongelman tuovat sähköautot. Ekologiset vaihtoehdot nykyautoille kärsivät sekä niiden korkeasta hinnasta, kysynnän puutteesta mutta ennenkaikkea myös virtaongelmista. Kuka olisi valmis vaihtamaan nykyisen toimivan pelinsä kulkuneuvoon, jolla pääsee eteenpäin vain muutaman sata kilometriä ja sen jälkeen pitäisi pysähtyä lataamaan akku tuntikausiksi?
Jotta toiminnasta tulisi järkevää, vaaditaan merkittävää kehitystä sekä niiden akkutekniikkaan että latausmekanismiin. Mikäli akun lataus onnistuisi OTA-tavalla (Over The Air) vaikkapa ajaessa, Nobel-palkinto tämän keksijälle olisi taattu.
Kuulostaako pelottavalta? Ei syytä huoleen!
Langattomasti siirrettävä sähkö voi kuulostaa huolestuttavalta, mutta se ei sitä ole. Sähköä ei ole tarkoitus kuljettaa ilmassa sellaisenaan vaan magneettikentän avulla. Esimerkiksi kun laturina toimivaan ensiökäämiin johdetaan vaihtovirtaa, syntyy magnettikenttä. Kun sitten itse laitteessa oleva toisiokäämi osuu magnettikentän vaikutusalueeseen, energia muuttuu takaisin sähkövirraksi.
Tapahtuman vaikutus ihmiseen on suunnilleen sama kuin Maan luontaisen magneettikentän. Eri asia on sitten tietysti miten esim. sähköallergiset reagoivat tähän.
Katso allaolevasta videosta, miten sähkö kulkee langattomasti
