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Das innovative kabellose Ladegerät, das von einem Forscherteam der Aalto-Universität entwickelt wurde, stellt einen großen Fortschritt gegenüber der konventionellen Technologie dar, die jeweils an ein einzelnes Gerät gebunden ist, und ermöglicht es, eine Vielzahl von Geräten gleichzeitig aufzuladen, was unsere tägliche Abhängigkeit von Steckdosen deutlich verringert.
Die in der Zeitschrift IEEE Transactions on Industrial Electronics veröffentlichte Forschungsarbeit wurde von Dr. Prasad Jayathurathnage, Dr. Xiaojie Dang, Professor Sergei Tretyakov und Professor Constantin Simovski durchgeführt.
Verbesserung des drahtlosen Ladens
In den letzten zehn Jahren hat sich die Technologie vor allem dahingehend entwickelt, dass sie tragbarer ist als je zuvor. Einst sperrige elektronische Geräte wie Telefone und Laptops sind schlanker, kompakter und transportabler geworden. Doch obwohl Kommunikationsgeräte es uns ermöglichen, unabhängig von unserem Aufenthaltsort in Kontakt zu bleiben, bleibt eine Einschränkung ihrer technischen Brillanz bestehen: Sie müssen aufgeladen werden.
Unsere Abhängigkeit von Energie für unsere Kommunikationsgeräte bedeutet, dass Mobiltelefone zu Festnetztelefonen und Laptops und Tablets zu Desktop-PCs werden, die alle an Stecker und Steckdosen gebunden sind, wodurch diese drahtlosen Geräte, nun ja, gar nicht mehr drahtlos sind. Mit diesem bahnbrechenden Fortschritt soll jedoch das Potenzial des kabellosen Ladens voll ausgeschöpft werden, so dass die Nutzer ihre Geräte unterwegs benutzen und gleichzeitig aufladen können.
Derzeit untersuchen Forscher weltweit die Möglichkeit des kabellosen Aufladens in freier Position, wodurch Geräte nicht mehr an feste Ladepunkte wie Steckdosen und Ladepads gebunden wären. Herkömmliche Methoden zur Herstellung dieser Art von drahtlosen Ladesystemen beinhalten jedoch komplexe Steuerungs- und Erkennungsfunktionen, was ihre Herstellung teuer und ihre Größe unhandlich macht. Erstens ist ein Sender erforderlich, der die Anwesenheit und den Standort eines Geräts erkennt, um Energie in dessen Richtung zu senden - dies wird in der Regel durch Sensoren oder Kameras erreicht - was teuer sein kann.
Das Team hat einen Sender entwickelt, der Energieübertragungskanäle in alle Richtungen schafft und die Kanäle automatisch abstimmt, wenn sich die empfangenden Geräte bewegen, um dieses kostspielige Problem zu lösen. Die neue Innovation bedeutet, dass Laptops, Telefone und andere kleine Geräte, die mit dem neuen Empfänger ausgestattet sind, gleichzeitig Energie empfangen können, um ihre Akkus aufzuladen oder ihre Funktionen zu betreiben, ohne dass sie in physischem Kontakt mit dem drahtlosen Ladegerät stehen oder sich an einem bestimmten Ort befinden müssen.
Prasad Jayathurathnage, Postdoktorand an der Aalto-Universität, erklärte: "Das Besondere an diesem Sender ist, dass er sich selbst abstimmt, was bedeutet, dass man keine komplexe Elektronik benötigt, um sich mit den in den Geräten integrierten Empfängern zu verbinden. Da es sich selbst abstimmt, kann man das Gerät auch innerhalb eines großen Ladebereichs frei bewegen".
Verfeinerung des Geräts
Um ihr neues kabelloses Ladegerät zu entwickeln, gestaltete das Team die Spulen des Senders neu. Durch eine besondere Wicklung der Spulen erzeugten sie zwei Arten von elektromagnetischen Feldern, von denen eines nach außen und das andere nach innen gerichtet ist. Die beiden Felder arbeiten zusammen, um den Empfänger und den Sender zu verbinden und eine effiziente Energieübertragung zu erreichen.
Der neue Sender hat sich mit 90 % bei einer Entfernung von 20 Zentimetern als sehr effizient erwiesen, wobei das Gerät auch bei größeren Entfernungen funktioniert, wenngleich die Effizienz abnimmt. Das Team arbeitet nun daran, die Reichweite der Technologie zu erhöhen.
Bevor das drahtlose Ladegerät in kommerziellem Maßstab hergestellt werden kann, müssen noch Sicherheitstests durchgeführt werden, um zu bestätigen, dass das erzeugte elektromagnetische Feld für den Menschen nicht schädlich ist. Allerdings ist das potenziell schädliche elektromagnetische Feld bei dieser Technologie nur minimal. Wenn das kabellose Ladegerät als unbedenklich eingestuft wird, könnte es eine Vielzahl zeitraubender täglicher Aktivitäten erheblich vereinfachen.
"Echtes kabelloses Laden bedeutet mehr persönliche Freiheit. Man muss sich keine Gedanken mehr darüber machen, wo man sein Smartphone hingelegt hat oder ob ob man daran gedacht hat, es einzustecken", kommentiert Jayathurathnage.
Das Team arbeitet im Rahmen des Parkzi-Projekts auch an drahtlosen Ladetechnologien für industrielle Anwendungen und hat ein Patent für seinen Sender angemeldet.