Imorgon, (verkligen) trådlös el?

Vad händer om elen fungerade som Wi-Fi eller mobiltelefonnätverk? Om någon elektrisk enhet skulle kunna drivas på distans och utan kablar? Tänk om elbatteriprincipen försvann för gott? Trådlös el kommer snart och det kan förändra våra liv.

Vi vet förstås om trådlös laddning. Men det är “trådlös närhet”: Qi-standarden, som fungerar i princip upp till 4 cm, är mer av en liten komfort för användaren än en större utveckling. Handlingen att koppla in och ur en kabel försvinner, men pluggar och kablar, inte riktigt. Och skyldigheten att placera dina elektroniska enheter på en mycket specifik plats för att ladda upp dem ökar inte din rörelsefrihet.

När det kommer till trådlös laddning kan du gå mycket längre. Det är fallet att säga det, eftersom det redan finns tekniker som tillåter en räckvidd på några meter, eller till och med mycket mer. Och där förändrar det allt.

Trådlös Rush

Att tala om “trådlös el” är visserligen ett missbruk av språket. Det kommer aldrig att bli fråga om att “elektrifiera luften” (och riskera elstöt varje gång du öppnar en dörr…). Men flera lovande vägar undersöks för att göra elen användbar på distans. Nästan “telelectricity”, kort sagt.

Minst tre företag, alla amerikanska, har arbetat i tio år med användningen av radiofrekvenser för att erbjuda innovativa trådlösa laddningslösningar. PowerCast har utvecklat PowerSpot sedan 2007, Ossia introducerade Cota Real Wireless Power 2013, medan Energous, som grundades 2013, utvecklade WattUp.

Alla använder liknande principer. Lite som Bluetooth, en enhet med ett specifikt chip söker hela tiden runt efter en kompatibel sändare. När “konversationen” är etablerad, skickar sändaren en ström av vågor, omvandlas till elektricitet för att ladda enhetens batteri. Fördelen är att en sändare därmed kan ladda flera enheter samtidigt, även om de är i rörelse eller i lä bakom hinder. Cota fungerar i teorin på ett avstånd av 10 meter och WattUp upp till 4,5 meter (men de amerikanska myndigheternas godkännande har hittills bara erhållits upp till en meter). PowerCast har godkänts för längre sträckor (24 meter), men endast för kommersiella eller industriella applikationer. Dessa lösningar fungerar men undviker inte ett problem som hör till radiofrekvenser: ju längre bort från sändarna, desto svagare är den mottagna signalen, desto långsammare blir laddningen.

En annan möjlighet undersöks av det israeliska företaget Wi-Charge. Presenterad för första gången 2018, sedan 2020 i form av riktiga produkter, är dess lösning baserad på diffusion av infraröda strålar med en laser, som förser enheterna med elektricitet. Nackdelen är att mottagarna, för närvarande av en storlek jämförbar med en stor USB-nyckel, är mycket större än för lösningar baserade på radiovågor (som kräver ett elektroniskt chip). En annan nackdel, ett hinder mellan sändaren och mottagaren avbryter laddningen. Men dess främsta fördel är å ena sidan att avståndet kan vara högt (10 meter eller mer), och å andra sidan att mängden energi som tas emot inte beror nästan på avståndet. Med sin lösning uppskattar Wi-Charge att en enda sändare, som ser ut som en stor glödlampa som ska fästas i taket, räcker för att täcka en yta på 200 m² för att trådlöst driva de flera enheterna däri.

Ännu ett spår, magnetisk resonans. Detta är tekniken som WiTricity valt: en sändare och en mottagare förs in i resonans, vilket skapar ett magnetfält som används för att överföra elektricitet från den ena till den andra. Lösningen är särskilt föredragen för elfordon (parkera bara fordonet ovanför en avsedd skylt på marken för att ladda batterierna) och kan visa sig vara mycket användbar för autonoma fordon, som bara skulle behöva parkera för att ladda automatiskt. Men tekniken kan appliceras på många användningsfall, “från applikationer som bara kräver några få milliwatt till andra som kräver flera kilowatt”beskriver WiTricity, som också påpekar att magnetfält passerar genom nästan alla material (betong, trä, plast).

Till detta kommer andra lösningar för att transportera el utan kablar. Det är ett annat ämne, med industriell användning för att ersätta högspännings-, ubåts- eller stadskablar, men det fungerar. Via teknologier baserade på lasrar eller elektromagnetiska vågor vet företag som Emrod (Nya Zeeland) eller Power Light Tech (USA) “skicka el” på avstånd av hundratals meter eller till och med kilometer.

Sakta men säkert

Allt detta verkar lovande men sprids långsamt, a fortiori för allmänt bruk. Vissa kompatibla enheter dyker gradvis upp på marknaden eller tillkännages för mycket snart. Redan 2017 hade WiTricity-tekniken till exempel integrerats i en bärbar dator, Dell Latitude 7285, som kunde laddas upp utan kabel genom att placera den på en separat bricka. I augusti 2020 lanserade PowerCast även ett handtag för Nintendos Joy-Con-kontroller, som laddas automatiskt så fort den placeras inom sex tum från sändaren. Det är en början mot “äkta” trådlöst, men det är fortfarande begränsat.

Ämnet är komplext. Utöver de tekniska aspekterna och påverkan på apparaternas design och tillverkning, när det gäller radiofrekvenser eller lasrar, ska godkännanden erhållas och det ska säkerställas att allt detta inte åtföljs av skadliga effekter på hälsan.

Trots allt har “sladdlösa elektriska” företag skapat dussintals industriella partnerskap de senaste åren, särskilt med tillverkare av elektroniska komponenter, OEM-tillverkare och andra tillverkare av hushållsapparater. Hundratals patent har lämnats in och investeringar i dessa teknologier uppgår till hundratals miljoner dollar. Demokratiseringen av dessa teknologier går långsamt, men det är svårt att se hur (och varför) denna marknad inte skulle ta fart.

Saker och ting kan också accelerera med inblandning av digitala jättar, till att börja med smartphoneindustrin. I januari 2021 introducerade Xaomi Air Charge, en laddningsenhet “verkligen trådlös”. Utan att ange ett marknadsföringsdatum hade den kinesiska tillverkaren angett att dess teknologi tillåter “laddar upp till 5 W för en enhet inom en radie av flera meter”.

Principen kommer dock inte att begränsas till mobiltelefoner. Ossia säger sig kunna leverera 1 W på en meters avstånd, och Energous uppskattar att ” alla elektriska apparater som kräver 15W eller mindre kan gå trådlöst. Förutom smartphones, minisurfplattor och e-läsare förstår vi att dessa tekniker kan gälla nästan alla elektroniska objekt: anslutna armband, tangentbord och möss, hörlurar, men även hörapparater, leksaker, säkerhetskameror, branddetektorer, etc. I presentationen av sin prototyp hade Xaomi också föreslagit att elektrisk trådlös kan gälla “alla elektriska apparater i vardagsrummet”särskilt högtalare, lampor eller små hushållsapparater.

Färre (huvud) håller

Från den minsta elektroniska enheten till elbilen, inklusive smartphones och hushållsapparater, möjligheten att driva allt på distans öppnar hisnande utsikter. Detta är verkligen en betydande utveckling (för att inte säga en revolution), med flera fördelar på spel.

Det mest uppenbara är användningen. Sättet vi hanterar bärbara enheter, till att börja med telefoner, men även alla små enheter (fjärrkontroller, ljudhörlurar etc.) skulle verkligen förändras. Inga fler Bluetooth-hörlurar som vi glömde i en jacka eller väska och hittade platt dagen efter. Borta är oron över att få tag på laddaren mitt i ett viktigt samtal när det bara är 1 % batteri kvar. Faktum är att åtgärden att “ladda en enhet” kan vara borta – enheter kommer kontinuerligt att ladda sig själva när de kan. För Ossia, “Framtidens smartphone kommer att vara extremt tunn, utan minsta hål och permanent automatiskt laddad”.

Detta öppnar också möjligheter för nya tjänster för platser som är öppna för allmänheten. Precis som med WiFi, som erbjuds gratis av restaurangkedjor, hotell, flygplatser och andra offentliga utrymmen, kan dra nytta av trådlös el, gratis eller fakturerad, bli en ny värdeskapande, användbar och differentierande tjänst.

En annan fördel, och inte minst, gäller den ekologiska påverkan av elektroniska och elektriska apparater.

Europeiska kommissionen beklagade det 2020 “Gamla laddare genererar mer än 51 000 ton elektroniskt avfall varje år”. Lämnet för “universell laddare” dyker också upp regelbundet i Europa, medan Apple tar bort adaptrarna som medföljer några av sina produkter, “att minska sitt koldioxidavtryck”. Dessutom säljs 191 000 ton batterier och laddningsbara batterier varje år i Europa och 88 000 ton samlas in för återvinning.

Även om dessa nya trådlösa teknologier kräver produktion av nya elektroniska komponenter, är den ekologiska ekvationen nödvändigtvis mycket positiv. Att generalisera elektriskt trådlöst till små elektroniska enheter skulle som ett minimum innebära att miljarder USB-kablar, adaptrar, laddare och andra elektriska batterier elimineras från världskretsen, som kommer med en hög koldioxidräkning i produktionen och är dyra att återvinna (när de är ).

Till detta kommer minskningen av själva ledningarna, vilket inte är försumbart i bygg- eller renoveringskostnaderna. Ett småhus rymmer hundratals meter kablar i sina väggar, golv och tak. En kontorsbyggnad har ofta hundratals mil kabel. I USA, till exempel, kostar elektriska ledningar mellan 1 500 USD för ett litet nytt hem, till 30 000 USD för ett gammalt hus som behöver kopplas om. Och allt detta använder plast, koppar och andra koltunga material. Uppenbarligen kommer elektrisk sladdlös inte att ersätta allt. Men det kommer att bidra till att minska räkningen.

Som Xaomi hävdar, ” Inom en snar framtid “ våra vardagsrum kommer att bli “verkligen trådlös”. Förlängningssladden kan snabbt gå ur bruk och vi önskar den all skada.

ner kablarna

Under de kommande åren kommer vi därför utan tvekan att se en generalisering av mobila enheter som automatiskt laddas permanent. På längre sikt (10 eller 20 år) är det inte uteslutet att se försvinnandet av nybyggnationer av en stor del av de vanliga kablarna, även de flesta vägguttagen.

På ett eller annat sätt kommer vi att uppleva en “tredje trådlös revolution”, som följer den för röst i telefonnäten och den för data på Internet. Detta bör förändra användningen, minska elektroniskt avfall och utan tvekan bidra till att minska det totala koldioxidavtrycket. En ny värld, utan kabel och (nästan) utan förebråelser?