Czy nie jest to ironia, że największym osiągnięciem producentów jest możliwość ogłoszenia, że nowa wersja ich urządzenia działa tak samo długo, jak poprzednia? Chyba każdy z nas odczuł frustrację, gdy odcięty od źródeł zasilania aktywnie używał swojego elektronicznego gadżetu. iPhone, Android, bez znaczenia. Kilka godzin surfowania po internecie, grania czy innego wykorzystania aplikacji kończy się szybkim wyczerpaniem baterii i dźwiganiem ze sobą bezużytecznego kawałka plastiku z martwym procesorem w środku.
Stare dobre czasy braku możliwości
Kiedyś było inaczej. I nie, nie były to stare dobre czasy. Po prostu nasze sprzęty potrafiły znacznie mniej. Nie mieliśmy dużych, kolorowych ekranów, nasz telefon nie generował obłędnej grafiki, szczytem jego możliwości była gra w węża, a za komunikację ze światem zewnętrznym służyły nam wyłącznie połączenia telefoniczne i SMS-y. Nosiliśmy ze sobą przerośnięty pager, który może wytrzymywał nawet i tydzień na baterii, ale niewiele mogliśmy za jego pomocą zrobić. Wystarczy zresztą porównać co potrafi Nokia 3210 z zakresem możliwości Nokii Lumia, GameBoy Color z PlayStation Vita i tak dalej.
Dążymy do unifikacji. Nie chcemy nosić ze sobą kilku urządzeń, potrzebujemy jednego, które potrafi większość potrzebnych nam funkcji obsłużyć po prostu dobrze. Jasne, profesjonaliści zawsze będą szukać najlepszych na rynku, niszowych urządzeń. Tych, które w idealny sposób wykonają powierzone im zadania. Ale nie o nich teraz mowa, a o gadżetach przeznaczonych na masowy rynek.
Oszczędzanie energii w Androidzie fot. Android/Gazeta.pl
Postęp ma swoją cenę
Zwiększamy moc procesorów, wydajność kart graficznych i wielkość dysków twardych. Nasze telefony potrafią więcej niż komputery kilka lat temu. Mogą być w ramach potrzeby odtwarzaczami muzyki, konsolami do gier, aparatami fotograficznymi czy przeglądarkami internetowymi. Nowe gadżety od takich firm, jak Sony, LG czy Nintendo mogą wyświetlać obraz w 3D bez używania okularów, obsługiwać panel dotykowy i wyświetlać przepiękne gry. A wszystko to przez 4 godziny aktywnego użytkowania. Bo na tyle starczają nam baterie.
To takie błędne koło. Miniaturyzujemy i upychamy większą ilości ogniw w baterii, co teoretycznie powinno wydłużyć jej życie. Ale za tym zawsze idzie również miniaturyzacja sprzętu, dołożenie większej liczby podzespołów, zwiększenie ich wydajności, a zatem i zapotrzebowania na energię. Efekt? Mimo teoretycznie bardziej wydajnych ogniw i mniej zasobożernych komponentów nasze sprzęty nadal zamykają się w magicznej granicy działania 4-8 godzin.
Przeglądam internet. Jest pełen porad jak wydłużyć życie baterii . W skrócie? Wyłącz wszystko. Kup iPhone'a, ale nie korzystaj z jego GPSa, modułu 3G, WiFi, powiadomień Push. Kup laptopa i nie uruchamiaj na nim aplikacji, zmniejsz jasność ekranu, tak żeby nic nie było widać, nie ściągaj darmowych aplikacji, które wcześniej reklamowano, jako masę możliwości i bramy do innego świata, które miał zapewnić ci sprzęt danej firmy. Gorzka ironia, prawda? Patrz, ale nie dotykaj. Liż lody przez szybę, a może twój mobilny sprzęt będzie działać mobilnie również bez gniazdka z prądem znajdującego się w okolicy. "Czy o take technologie walczyliśmy?". Zresztą, to nie tylko problem użytkowników. Na czas pracy urządzeń zwracają uwagę też i ich producenci. Samsung uczynił nawet z tego jeden ze swoich głównych celów na 2012 rok . Smartfony mają działać dłużej. Zresztą nie tylko ta firma zauważa problem. Wyścig się rozpoczął. Patenty zwiększające pojemność baterii o 20-30% złożyły też takie firmy jak Panasonic, który pracuje nad nową baterią do laptopów, o komórkach niestety na razie nic nie wiadomo. Jednak to nadal rozwiązania bazujące na 30 letniej technologii, której komercyjnie używamy od 20 lat. Czas na zamiany.
Co na to nauka? Bo być może za rogiem czekają już jakieś rozwiązania, które rozwiążą ten problem? Pytam Googla. Hasło jak najbardziej ogólne. Samo słowo "battery", okres wyszukiwania - rok do tyłu. Wita mnie masa odnośników do programów przedłużających życie baterii, ofert z zapasowymi modułami i mobilnymi ładowarkami. Kilka stron dalej końcu jest coś interesującego. Płatki węgla mające grubość zaledwie jednego atomu - grafen.
Zbawca wszystkich gadżetów?
Materiał został odkryty w 1962 roku przez Hansa-Petera Hoehma, zaś w 2004 roku badania nad nim rozpoczęła brytyjsko-rosyjską grupa naukowców.
Wyizolowanie warstwy grafenu w 2004 nastąpiło w dość ciekawy sposób. Jak czytamy na badania.net :
Naukowcy przyklejali do grafitu zwykłą taśmę klejącą, a po jej odklejeniu badali to, co się przyklejało. Jeśli warstwa była za gruba, przyklejali kolejny kawałek taśmy do poprzedniego, odrywali i badali. W ten sposób udało się osiągnąć warstwę o grubości jednego atomu.
W 2010 za odkrycie "materiału przyszłości" przyznano nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki.
Jak wykorzystać to odkrycie? Grafen może pomóc nam na dwa sposoby, jak się bowiem okazuje można wykorzystać go w budowie baterii. Naukowcy twierdzą, że nowa technologia pozwoli na 10-krotnie dłuższy czas pracy baterii przy jednoczesnym zmniejszeniu czasu ładowania do 15 minut. To już daje sensowne wyniki i możliwości. Za jakiś czas powinny pojawić się na rynku pierwsze komercyjne produkty wykorzystujące tę technologię. Już w marcu tego roku firmy takie jak CalBattery zaczęły pracę nad produkcją nowego typu baterii.
Trochę czasu jednak może minąć, zanim mój smartfon z nową, grafenową baterią zbliży się do wytrzymałości stareńskiej nokii z małym wyświetlaczem. W końcu, jak na razie ma to zastosowanie tyko do dużych baterii. A te małe? Podobno obecny stan nauki nie daje żadnych złudzeń co do poprawienia ich żywotności. A użycie grafenu w mniejszych bateriach niweluje jego właściwości. Stoimy w punkcie wyjścia. Co prawda wyznaję zasadę "nigdy nie mów nigdy" ale sami przyznacie, że nie brzmi to wesoło. Co zatem jeszcze można zrobić?
Ogniwa paliwowe
Znamy je już od pewnego czasu, ale do tej pory były wykorzystywane w technologiach służących podbojowi kosmosu. Jak to działa? Wikipedia wyjaśnia następująco:
Ogniwo paliwowe to ogniwo generujące energię elektryczną z reakcji utleniania stale dostarczanego do niego z zewnątrz paliwa. W odróżnieniu od ogniw galwanicznych (akumulatory, baterie), w których energia wytwarzanego prądu musi zostać wcześniej zgromadzona wewnątrz tych urządzeń (co znacznie ogranicza czas ich pracy), ogniwa paliwowe nie muszą być wcześniej ładowane. Wystarczy tylko doprowadzić do nich paliwo. W przypadku ogniw galwanicznych ładowanie może być procesem trwającym wiele godzin, a ogniwa paliwowe są gotowe do pracy po niewielkim czasie wymaganym do nagrzania.
Jak na razie technologia do ich wykorzystywania i przechowywania jest droga. Wymaga użycia takich materiałów, jak platyna i palladium, które przyspieszają procesy chemiczne niezbędne do utrzymania energii. Do tego wszystkiego dochodzi konieczność przechowywnia paliwa, które miałoby napędzać nasz z gadżet i wszystkie związane z tym problemy. Ale gra jest warta świeczki. A przynajmniej tak uważając niektóre firmy. Nad tego typu rozwiązaniami pracują NEC i Tohiba. Apple złożył nawet odpowiedni wniosek patentowy na komputer zasilany paliwem .
A co zostaje, jak to jednak nie wypali?
Bezprzewodowy prąd
Świat bez kabli i ładowarek to piękne marzenie. Zresztą, jako rozwiązanie zastępcze możemy sobie przecież wyobrazić sytuację, w której nasze urządzenia ładują się same. Bezprzewodowo. Umiemy już przesłać w ten sposób nawet transmisję internetową. Dlaczego więc nie prąd? Zwłaszcza, że ta technologia również istnieje i jest rozwijana.
Ten zbudowany przez Intela zestaw WREL dostarczał energię 60-watowej żarówce, bez żadnych kabli. Fot. Intel
Prace nad projektem, roboczo nazwanym "Witricity", trwają od 2006 roku w Massachusetts Institute of Technology (MIT). Niezależne badania od 2007 roku prowadzi także Intel. WREL (Wireless Resonant Energy Link) - "bezprzewodowe przesyłanie energii z użyciem rezonansu". O zjawisku pisze więcej chip.pl: "Odbiornik jest w stanie wytworzyć energię elektryczną z pola magnetycznego za pomocą miedzianego zwoju. Jest to możliwe tylko wtedy, gdy nadajnik (również rezonator z miedzianym zwojem) emituje ją na właściwej częstotliwości. Punkt kulminacyjny programu: skręcony drut działa jak biegi w rowerze: niższego biegu używamy, wjeżdżając pod górę, by efektywniej wykorzystywać energię, natomiast wyższych biegów używamy, zjeżdżając z górki. Rozmiar uzwojenia odbiornika decyduje o pobieranym natężeniu i napięciu prądu. Dodatkową zaletą jego działania jest to, że transmiter WREL emituje tylko tyle energii, ile potrzebuje odbiornik."
Technologia została już wykorzystana w niektórych telefonach (stacja ładująca Touchstone przeznaczona do telefonu Palm Pre), ale nadal jest mocno ograniczona i niedoskonała. Jak wynika z przeprowadzonych testów, baterie można ładować z odległości od 20 centymetrów do 1 metra. To nadal trochę za mało. No ale możemy puścić wodze wyobraźni i wyobrazić sobie, że za parę lat w momencie wejścia do sklepu, pracy czy domu nasze gadżety same automatycznie zaczną się ładować, co pozwoli nam przetrwać te parę godzin poza zasięgiem bezprzewodowego zasilania.
Era wyczerpania
Naukowcy pracujący nad nowymi typami baterii stawiają sprawę jasno. Nie ma się czym ekscytować. Pojawiają się nowe pomysły i technologie, które pozwolą nam kiedyś dłużej bawić się naszymi gadżetami, ale przez następne parę lat jesteśmy skazani na stare baterie litowo-jonowe.
Ja muszę niestety wrócić do szarej rzeczywistości. Przypomina mi o tym alarm mojego komputera, który ostrzega mnie, że jeżeli szybko nie zapiszę swoich dokumentów, to mogę utracić wszystkie wprowadzone w nich zmiany. I niestety ma tu rację. Jeżeli jeszcze bardziej przyciemnię ekran, to nic na nim nie zobaczę, a gotowy tekst muszę jakoś wysłać do redakcji.
Tekst pochodzi z bloga Zniekształcenie Poznawcze
