So funktioniert drahtloses Laden

Die Erfindung der drahtlosen Energieübertragung ist nicht neu, doch die steigende Unterstützung durch Smartphones, Kopfhörer, Fitnessarmbänder und sogar durch Automobilhersteller rückt das Prinzip der drahtlosen Energieübertragung vermehrt in den Fokus und das Bewusstsein der Öffentlichkeit. Digitalisierung bedeutet auch Fortschritt und steigende Mobilität. Doch gerade die bei sämtlichen elektronischen Geräte notwendige Technik der Energieübertragung ist auf einem vergleichsweise alten Stand der Innovation stehen geblieben. Was hat ein heutiges Smartphone mit einem Mobiltelefon der 1970er Jahre gemeinsam? Die Antwort ist so simpel wie erstaunlich: Beide hatten ein Ladegerät mitgeliefert, um die integrierten Energiespeicher stationär aufzuladen, um dann, zeitlich begrenzt, mobil erreichbar zu sein.

Doch schon heute ist es für uns selbstverständlich, dass wir Informationen drahtlos beziehen – sei es das uns stetig umgebende WLAN oder der Empfang des Radios. Der Empfang von Daten, von Bits & Bytes ohne Kabel ist also möglich. Was liegt also näher, auch den Empfang von Energie ohne Kabel zu ermöglichen? Während die Übertragung von Energie in großen Mengen von mehreren hundert Watt oder über mehrere Meter noch ein Problem darstellt, kann die Technik für die kabellose Übertragung von Energie im Nahfeldbereich mittlerweile als ausgereift gelten. Drahtlose Energieübertragung bietet viele Vorteile gegenüber der herkömmlichen Verwendung von Kabeln: Je mehr Geräte den gleichen Standard unterstützen, desto weniger verschiedene Netzgeräte werden benötigt, der Materialverbrach sinkt, die Preise für Endgeräte werden geringer und nicht zuletzt wird echte Mobilität ermöglicht, bei der Kabelbrüche oder zu lange respektive zu kurze Kabel und unterschiedliche Stecker-Normen der Vergangenheit angehören.

Die klassische Mikrowelle in der Küche beinahe jeden Haushalts erleichtert es uns unmittelbar zu erfahren, welche Kraft hinter scheinbar „unsichtbarer“ Energie verborgen sein kann. Und auch, wenn das Prinzip der Mikrowelle ein anderes ist als bei der drahtlosen Energieübertragung, wie Sie beispielsweise in Smartphones eingesetzt wird, so zeigt sich doch deutlich: Sobald eine Technik existiert, wird es früher oder später Lösungen für den Endverbraucher geben, um diese Technik im Alltag nutzbar zu machen und letztlich den Alltag ein wenig freier und flexibler zu gestalten.

Das Verfahren der sogenannten magnetischen Kopplung, wie es bei den gängigen derzeit erhältlichen Lösungen für drahtlose Energieübertragung eingesetzt wird, beruht auf dem aus dem Elektromagnetismus bekannten Induktionsprinzip: Eine primäre Spule („Sender“) erzeugt ein Magnetfeld, das bei der sekundären Spule („Empfänger“) eine Spannung induziert.

Induktive Energieübertragung

 

Elektronische und magnetische Felder stehen hierbei in enger physikalischer Korrelation. Anders als beim klassischen Transformator werden bei dieser Technologie die primäre und die sekundäre Spule räumlich durch eine Übertragungsstrecke getrennt. Der derzeit in Smartphones am häufigsten anzutreffende Standard „QI“ (ausgesprochen „Tschi“, aus dem chinesischen für „Energie“) arbeitet nach diesem Prinzip und ermöglicht auf diese Art und Weise die stabile und effiziente Übertragung von bis zu 30 Watt. Drahtlose Energieübertragung wird in hierbei in verschiedenen Leistungsklassen eingesetzt: Anwendungen zur Speisung von Sensoren oder RFIDs übertragen einige Mikrowatt (μW), Low-Power Systeme zum Laden von Mobiltelefonen und ähnlichen Geräten oder auch zur Speisung von medizinischen Systemen transferieren die Energie mit etwa 5-10 Watt. Mid-Power Anwendungen können Laptops, Lampen oder Putzroboter mit bis zu 30 W Leistung aufladen. Im Mobilitätsbereich hingegen geht es um High-Power Anwendungen (bis mehrere 100 kW Leistung zum Aufladen und/oder Betreiben von E-Mobilen und E-Bussen), wobei hier auch andere und insbesondere geulierende techniken zum Einsatz kommen, zu nennen MRC (Resonant magnetische Kopplung) und WPT (Wireless Power Transfer). Der vielen Vorteile wegen dürfte WPT aller Voraussicht nach schon bald die Methode der Wahl zum Aufladen von Elektrofahrzeugen sein. Neben diesem Standard gibt es noch andere Verfahren und teilweise auch andere Namen für die gleiche Technik. Im Jahr 2014 schlossen sich viele namenhafte Vertreter der Technikbranche zusammen und beschlossen gemeinsam, die viele verschiedenen Technologien und Standards zueinander kompatibel zu machen, um dem Endverbraucher ein einheitliches Erlebnis bieten zu können (Vgl. https://heise.de/-2111982 ).

Hygieneartikel mit Ladespule

Doch nicht nur in Smartphones lässt sich diese Technik nutzen, auch wenn QI-Charging und drahtloses Laden in letzter Zeit genau dadurch populär geworden ist. Die Anwendungsmöglichkeiten jedoch sind vielfältig: Von Hygieneartikeln über Fitnesstracker bis hin zu VR-brillen oder Hörgeräten: Alles Geräte, die vergleichsweise wenig Leistung benötigen und gleichzeitig mobil sein müssen, können mit drahtloser Ladetechnik ausgestattet werden. Auch die Ladestationen müssen nicht stationär sein: Zwar ist eine ständige Stromquelle beispielsweise im Auto oder auf Flughäfen durchaus praktisch, um induktive Ladegeräte mit anzubieten, dich auch unterwegs und auf Reisen ist die drahtlose Technologie von Vorteil.

 

 

Powerbanks sind schon jetzt weit verbreitet, doch richtig praktisch werden diese erst, wenn man das Smartphone nicht mehr verbinden, Sondern nur noch auflegen muss. Auch der Einbau von drahtloser Ladetechnik im Kleidung ist eine elegante Lösung, u das Smartphone ganz einfach durch das Einschieben in die Hostentasche zu laden – während die Kleidung ihrerseits einfach geladen wird, während sie im Schrank hängt – ganz ohne Kabel. Nicht zuletzt der Aspekt, dass drahtlose Ladetechnologie keinerlei mechanische Öffnungen mehr benötigt, eröffnet ganz neue Anwendungsfelder: Der absolut wasserdichte Tauchcomputer, Anwendungen in Luft- und Raumfahrt oder Kopfhörer, die man auch einfach in der Badewanne tragen kann und ruhig mal ins Wasser fallen dürfen. Für mehr Anwendungsfälle laden wir Sie herzliche ein, unsere Webseite weiter zu durchstöbern oder besuchen Sie www.tecflower.com für noch mehr Inspiration.

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