13 vragen over draadloos opladen

De nieuwste smartphones van Samsung, de Galaxy S6 en S6 edge, hebben standaard de mogelijkheid om de accu draadloos op te laden. Geen gehannes meer met kabeltjes, je legt de telefoon op de speciale oplaad-pad en klaar is Kees. Na verloop van enige tijd is de accu weer vol zonder dat er een kabeltje aan te pas is gekomen.

1. Hoe werkt draadloos opladen? Het toverwoord bij draadloos opladen is inductie. Daarbij wordt gebruik gemaakt van het verband tussen elektriciteit en magnetisme. Een stroom die door een draad loopt, wekt een magnetisch veld op; dat magnetische veld kan in een andere geleider weer een stroom laat lopen. Op die manier kunnen twee draden met elkaar worden verbonden zonder dat ze direct contact maken. Het magnetische veld wordt niet gehinderd door lucht of een laag kunststof. Daardoor kan energie worden overgebracht dwars door de behuizing van een apparaat – bijvoorbeeld een tablet of een smartphone – heen.

2. Wat zijn de voordelen? Het is niet meer nodig om voor het opladen de apparatuur via een kabel te koppelen aan een energiebron. Zeker omdat elke aanbieder nog vaak een eigen model stekkertje hanteert, is dit een groot voordeel. Het wordt mogelijk om apparatuur van verschillende merken op te laden via hetzelfde draadloos werkende station. Noodzaak is wel, dat de aanbieders het eens worden over zo’n systeem, want nu is het nog zo dat iedere producent kiest voor zijn eigen systeem, enkele uitzonderingen daargelaten.

De werkwijze zorgt ook voor minder afval, doordat niet tegelijk met de apparatuur die aan het eind van zijn leven is gekomen ook een oplader weggegooid hoeft te worden.

Een derde voordeel is, dat er geen elektrische contactpunten worden blootgesteld aan de buitenlucht. De apparatuur kan zo hermetisch worden gesloten. Dat geldt dan weer niet voor de aansluiting van bijvoorbeeld een hoofdtelefoon.

Voor bepaalde devices, denk aan een pacemaker, is deze manier van opladen zelfs essentieel. De accu kan door huid en bindweefsel heen worden opgeladen. Er is geen kabelaansluiting die eventueel voor infecties kan zorgen.

3. Zijn er nadelen? Er zijn nog maar weinig plekken waar je je device draadloos kunt laten opladen, zeker in het alledaagse leven. Het lijkt op de begintijd van de auto (veel te weinig benzinepompen) en de elektrische auto (te weinig laadpalen).

Dat zal wel zo blijven tot er één standaard is geformuleerd, dan gaat iedereen volgens die set afspraken werken. Dan zal ook het aantal apparaten met draadloze oplaadmogelijkheid toenemen. Er is ook nog niet één ‘form factor’, een vormgeving die geschikt is voor zowel horloges, smartphones als tablets.

4. Zijn systemen voor draadloos opladen uitwisselbaar? In het begin had iedere aanbieder van apparatuur die draadloos kon worden opgeladen een eigen systeem bedacht. Wel allemaal gebaseerd op hetzelfde grondprincipe van inductie, maar met geheel eigen parameters. Dat uitte zich in verschillende frequenties en uitgangsspanningen. De ene fabrikant gebruikte accu’s van 7,4 volt, een ander paste accu’s van 9,5 volt toe. Ook zijn er verschillende vormen oplaadstations en verschillende afstanden waarover de energie kan worden overgedragen.

Momenteel zijn er twee systemen voor het draadloos opladen van elektronische apparatuur. Dat zijn:

Qi (uitgesproken als Chi), dat door het Wireless Power Consortium is ontwikkeld. Het consortium, een groep bedrijven die samenwerken, wil van Qi graag een standard maken. Inmiddels hebben Samsung en Ikea gekozen voor Qi, net zoals de andere leden van de groep: Asus, HTC, Huawei, LG Electronics, Motorola Mobility, Nokia, BlackBerry, en Sony. In januari 2012 kondigde de IEEE zijn eigen Power Matters Alliance (PMA) aan. Dit is een standaardisatielichaam, dat werkt onder de IEEE Standards Association (IEEE-SA) Industry Connections. Deze groep wil een formele standaard definiëren.

5. Is draadloos opladen een moderne technologie? In de 19eeeuw werd al geëxperimenteerd met de draadloze overdracht van energie. In 1891 startte natuurkundige Nikola Tesla met een experiment om energie draadloos over te dragen. Hij gebruikte spoelen van eigen ontwerp om zeer hoge wisselspanningen op te wekken. In dat elektrische veld bleek het mogelijk om lampen te laten oplichten zonder gebruik van kabels.

In de Tweede Wereldoorlog werden de microgolven ontdekt, aanvankelijk voor radar maar later ook gebruikt vanwege de magnetronstraling. Het bleek mogelijk om een magnetronbuis te gebruiken om energie door de lucht te sturen. Radiogolven zijn daar vrijwel ongeschikt voor. Enige uitzondering is de kristalontvanger, een minieme radio die zonder batterij werkt en zijn energie ontleent aan de binnenkomende radiogolven. Het gaat hier echter om zeer kleine vermogens. Overigens werken de meeste technieken om energie door de lucht te sturen met hoge frequenties en grote vermogens, waardoor ze niet echt veilig zijn voor de mens.

6. Waarom heeft het zo lang geduurd voordat draadloos opladen praktisch mogelijk werd? In 1990 introduceerde Oral-B de eerste elektrische tandenborstel die via een speciale houder draadloos kon worden opgeladen. Het werkte wel, maar de laadtijd was aan de (zeer) lange kant. Het duurde tot 2006 voordat draadloze opladers op de markt kwamen die goede prestaties leverden en klein genoeg waren voor dagelijks gebruik.

In 2009 annonceerde Palm zijn Pre smartphone, die standaard werd geleverd met een oplaadplaat. Door de telefoon op die plaat te leggen (die via een adapter op het lichtnet was aangesloten) kon de telefoon worden opgeladen.

7. Welke partijen bieden draadloos opladen aan? De makers van tablets en smartphones leveren een draadloze oplaadmodule bij hun apparatuur, maar er zijn ook derden die zich op deze markt begeven. Voorbeeld is Ikea; het woonwarenhuis komt met een collectie meubels die kunnen worden gebruikt om apparatuur draadloos op te laden. “Je smartphone of tablet opladen via een nachtkastje of bureaulamp? Het kan met de baanbrekende nieuwe designcollectie van IKEA: Wireless Charging”, zo roept het warenhuis.

Ikea heeft zijn keuze gemaakt voor Qi, teneinde zoveel mogelijk verschillende apparaten op te kunnen laden.

8. Waarom komen er nog nieuwe systemen bij? Zo lang er geen echte ‘de jure’ standaard is, maar alleen een ‘de facto’ standaard zoals Qi, zullen leveranciers proberen om een techniek te vinden die beter aan hun eisen voldoet. Bijvoorbeeld een grotere overbrugbare afstand dan de 4 cm van Qi. Ook zal worden getracht om de performance van het systeem groter te maken dan de circa 5 watt die via een Qi oplader kan worden overgedragen.

Een aparte positie wordt ingenomen door Apple, dat een eigen techniek voor draadloos opladen heeft bedacht en daar ook patent op heeft aangevraagd. Bij Qi bedraagt de maximale overbrugbare afstand zo’n 4 centimeter, Apple noemt een afstand van ongeveer 1 meter (3 voet). Apple heeft deze techniek nog niet op de markt gebracht.

Een heel nieuwe aanpak is ontwikkeld door het Amerikaanse Ossia met zijn Cota-techniek. Die belooft meerdere apparaten tegelijk draadloos op te laden via het wifi-spectrum op afstanden tot 10 meter. Dat levert een lagere laadstroom, maar wel één die continu ‘geoogst’ kan worden. Deze techniek staat op de drempel van marktintroductie, maar moet zich nog wel bewijzen.

9. Kost draadloos opladen meer dan via een kabeltje? Een accu opladen met energie die via een kabel binnenkomt werkt verreweg het snelst en effectiefst. Bij een draadloze oplader is er sprake van verliezen en een lage laadsnelheid. Die verliezen treden op door een dubbele omzetting, namelijk van elektrische naar magnetische energie en vervolgens weer van magnetisch naar elektrisch. De vermogens zijn ook minder hoog dan bij een directe kabelverbinding, dus kost het laden van de accu meer tijd.

10. Zijn er nog meer verborgen kosten? Niet alleen bij het gebruik moet worden betaald, ook de aanschaf van de apparatuur kost meer geld. Het oplaadgedeelte bevat een dikke spoel met stuurelektronica die ervoor zorgt dat het juiste magnetische veld wordt opgewekt. In het op te laden apparaat moet ook een spoel worden verwerkt, die als ontvanger van de energie dient. Extra onderdelen betekenen extra kosten.

11. Waarom wil iedereen dat toch zo graag? Draadloos opladen is vooral in trek omdat het mogelijk is om via één oplader diverse devices van energie te voorzien. Er hoeft ook niet te worden gestoeid met allerlei kabeltjes. De markt wacht ook met smart op mobiele draadloze opladers, bijvoorbeeld ingebouwd in een personenauto. Audi en BMW zijn van plan om aan het eind van dit jaar dergelijke opladers te introduceren.

12. Heeft Qi concurrerende platforms? Het antwoord daarop luidt ‘ja’, hoewel hun aantal begin dit jaar weer met één is afgenomen. Op 5 januari van dit jaar fuseerden de 4WP (Alliance for Wireless Power) en de PMA (Power Matters Alliance) met elkaar. Beider technieken zullen in elkaar worden geschoven, dus hoeft Qi nog maar op te boksen tegen een in plaats van twee technieken. En dan bestaat altijd nog de mogelijkheid dat Apple zijn techniek op de markt brengt.

Op de vraag of de concurrerende platforms nog kansrijk zijn, nu Samsung en Ikea al voor Qi hebben gekozen is het antwoord waarschijnlijk ‘nee’. De wereld stevent af op een situatie waarin Qi (overigens het Chinese woord voor natuurlijke energie) de standaard wordt. Maar het zou ook ‘ja’ kunnen luiden op voorwaarde dat een partij een doorbraak bereikt, bijvoorbeeld door het bedenken van een uiterste efficiënte schakeling of een nieuw materiaal waardoor het laadsysteem veel eenvoudiger kan worden gemaakt.

13. Is draadloos opladen voor elke toepassing bruikbaar? Voor kleine apparaatjes is dat punt wel bereikt. Het wordt echter moeilijker als het om grotere vermogens gaat, bijvoorbeeld voor het opladen van een accu van een elektrische auto. Bij dergelijke grote systemen is een kabel nog steeds superieur en dat zal nog wel enige jaren zo blijven. Autoproducent Daimler verwacht dat het nog zeker 15 jaar zal duren voordat we een elektrische auto die inductief zal kunnen worden opgeladen in het straatbeeld terugzien.

Tag

Qi
PMA

Onderwerp



Niet gevonden? Vraag het de redactie!

Heeft u het antwoord op uw vraag niet gevonden, of bent u op zoek naar specifieke informatie? Laat het ons weten! Dan zorgen we ervoor dat deze content zo snel mogelijk wordt toegevoegd, of persoonlijk aan u wordt geleverd!

Stel uw vraag