Энергия, которая всегда с тобой

Для доступа к информации и сервисам и для получения данных в реальном времени непосредственно на месте событий мы все чаще выбираем мобильные технологии. И все чаще задаемся вопросом, как продлить время работы устройства. Чем оно умнее, тем обычно быстрее садится его аккумулятор, что ограничивает возможности мобильных технологий. В Великобритании предлагают ряд решений этой проблемы.

Интеллектуальные топливные элементы

Компания Intelligent Energy (IE) разработала сменные топливные элементы, или картриджи, работающие на водороде. Они помогут продлить срок эксплуатации мобильных устройств там, где нельзя зарядить аккумулятор из-за отсутствия электросети.

Основное занятие компании IE – разработка энергетических технологий для автомобильной промышленности и альтернативных источников энергии для таких стационарных конструкций, как мачты сотовой связи. А ее подразделение потребительской электроники создает «облегченные» версии инноваций для применения в повседневных гаджетах.

В первом поколении предлагаемых компанией топливных элементов в качестве источника водорода используется контейнер с металлогидридным порошком, содержащим в своей атомной структуре водород. Энергия вырабатывается по мере необходимости, когда водород высвобождается и соединяется с воздухом. Емкость персонального зарядного устройства, получившего название Upp, составляет 25 Ватт-часов. Этого, по мнению IE, должно хватить на 5 полных циклов заряда, или неделю использования мобильного устройства на одном картридже. Разработка продукта велась в Лафборо (Англия), а сами картриджи изготавливаются в Шотландии.

Зарядник Uppможет питать любое USB-совместимое носимое устройство, от смартфона, планшета и электронной книги до игровой консоли, цифровой камеры, вентилятора и фонарика. При этом топливный элемент еще и умен: специальное приложение, которое можно скачать с Apple App Store или Google Play, по возможности экономит энергию, позволяет увидеть оставшийся уровень заряда и может определить местонахождение ближайшего пункта обмена картриджей.

Поначалу продукт предназначался для таких регионов, как Африка, где проникновение мобильной связи зачастую обгоняет развитие фиксированной телефонии. «Upp– идеальное устройство для регионов с отсутствующим или ненадежным электроснабжением, – говорит управляющий директор подразделения потребительской электроники компании IE Амар Самра (Amar Samra). – В этих регионах мобильное устройство служит основным инструментом для самой разнообразной деятельности, от обычного общения до финансовых транзакций, поэтому оно жизненно необходимо. При этом регион, где люди зарабатывают, может быть, 10 долларов в день, очень чувствителен к ценам».

IE установила такую цену на топливные элементы, чтобы стоимость ресурса топливного элемента составила меньше 5 долларов. В перспективе IEпланирует заключать партнерские соглашения с операторами и включать топливные элементы в состав мобильных сервисов.

Зарядное устройство Upp было представлено на африканском рынке в ноябре прошлого года после трехмесячных испытаний в Нигерии, продемонстрировавших его популярность. Американский рынок увидел Upp в январе на Всемирной выставке потребительской электроники CES в Лас-Вегасе. Продукт был представлен совместно с розничным партнером, компанией Brookstone, владеющей сотнями точек на всей территории США, в том числе в аэропортах, что идеально подходит для бизнесменов, регулярно совершающих дальние авиаперелеты. В Европе Uppпредставили в феврале на Всемирном конгрессе мобильной связи в Барселоне. Самра надеется, что со временем топливные элементы станут еще компактнее и будут встраиваться непосредственно в мобильные устройства.

Преобразование природной энергии

Еще один сторонник новых подходов к питанию мобильных устройств – компания Nokia. Сейчас подразделение Nokia Europe в Великобритании вместе с рядом университетских лабораторий исследует альтернативные методы зарядки мобильных устройств.

Самым экстремальным следует признать эксперимент, в ходе которого проверялась возможность использовать в качестве источника энергии разряд молнии. В прошлом году сотрудникам Университета Саутгемптона удалось использовать созданную в лабораторных условиях молнию для зарядки телефона Nokia Lumia 925. С помощью трансформатора и источника переменного тока к электродам, находившимся на расстоянии 300 мм друг от друга, было приложено напряжение более 200 тыс. вольт. Получившийся при этом разряд по количеству выделенного света и тепла был аналогичен удару молнии. Затем ток отводился на второй управляющий трансформатор, и, как ни удивительно, схемное решение Nokia смогло стабилизировать входящий сигнал и зарядить аккумулятор. «Мы хотели экспериментально  проверить саму возможность такой зарядки, – говорит Том Мессет (Tom Messett), глава подразделения цифрового маркетинга Nokia Europe. – Проблема с использованием атмосферных явлений в том, что они не могут служить постоянным и надежным источником энергии».

Педальная энергия и зарядка мобильных устройств

В интересах пользователей в таких регионах, как Африка, Nokia проводила эксперименты и с велосипедными зарядными устройствами. «Проблема была в том, чтобы получить достаточное напряжение и поддерживать его линейность, иначе можно повредить или перегреть телефон, – поясняет Мессет. – Эксперимент с молнией показал, что, научившись балансировать ток в телефоне, нелинейные источники использовать можно».

Nokia занималась также солнечными зарядными устройствами и даже разработала телефоны, работающие исключительно на солнечной энергии. «Но, – признает Мессет, – для смартфонов высшего класса проблема остается. Вся беда в том, что на погоду полагаться нельзя». Тесты показали, что использование солнечной энергии нецелесообразно.

Более жизнеспособным для пополнения запасов энергии мобильного устройства будет беспроводная зарядка на малом расстоянии («индуктивная» зарядка). При этом сама схема может быть встроена в настольную накладку, в диван, в кофейный столик, хотя это решение и не пригодно для удаленных вариантов, т.к. требует внешнего источника энергии. Принцип его действия основан на передаче электроэнергии между объектами, находящимися на близком расстоянии. «Цель состоит в том, чтобы немного продлить работоспособность аккумулятора, например, когда у вас под руками не оказалось зарядного устройства, чтобы вы могли выйти из офиса с заряженным телефоном или подзарядить его с помощью держателя GPS-навигатора в машине», – поясняет Мессет.

Графен

Другие проекты держатся в тайне, но одна инициатива обладает определенным потенциалом. Речь идет об использовании графена. Исследовательский центр Nokia в Кембридже получил весьма щедрое финансирование от Европейского Союза, чтобы совместно с Кембриджским университетом проводить исследования в этой области. Графен, считающийся революционным материалом, представляет собой двумерную модификацию углерода. Получаемый из слоя графита толщиной в один атом, графен считается самым прочным, легким и тонким из всех известных материалов. Он хорошо работает на изгиб и растяжение и обладает исключительными механическими, электрическими, оптическими, термическими и химическими свойствами, при этом подвижность электронов в нем выше, чем в кремнии.

Nokia не разглашает подробностей работ, проводимых в этой области, но профессор Андреа Феррари (Andrea Ferrari), директор Центра по исследованию графена при Кембриджском университете (Cambridge Graphene Centre) и эксперт в области нанотехнологий, назвал ряд проектов, где используется этот материал. По его словам, «графен может применяться где угодно. Он поможет создать гибкие экраны для мобильных устройств, гибкие транзисторы и всевозможные датчики. Его можно использовать в аккумуляторах для получения гибких форм-факторов. Можно говорить и о продолжительности жизни аккумуляторов, хотя графен не единственное средство, способное дать более интересные параметры». Электроэнергия, включая батареи и суперконденсаторы, –  одно из направлений исследований упомянутого Центра. Кроме того, там изучаются производство графена, высокочастотные электронные приборы, оптоэлектроника, гибкие электронные приборы и печатные платы.

© Cisco, 2014
© Издание 12NEWS (ИП Маринин А.Л.), 2014