Langaton sähkönsiirto enää senteistä kiinni – kodin johtoviidakko säilyy kuitenkin vielä pitkään

Sähköjohdot pysyvät kotien riesana vielä kauan. Langaton sähkönsiirto on saatu toimimaan tehokkaasti ja turvallisesti vasta pienitehoisissa laitteissa kuten sähköhammasharjoissa ja matkapuhelimissa. Latausetäisyyksien kasvaessa hyötysuhde heikkenee dramaattisesti ja sähkömagneettisen kentän mahdolliset terveysvaikutukset lisääntyvät.

tiede
Markkinoilla on jo useita laitteita, joilla voi ladata kännykän langattomasti asettamalla puhelimen latausalustan päälle.
Markkinoilla on jo useita laitteita, joilla voi ladata kännykän langattomasti asettamalla puhelimen latausalustan päälle.Yle

Sähköhammasharja, tuo monelle tuttu kodinkone, oli ensimmäinen massatuotannossa ollut laite, jossa langaton energiansiirto otettiin arkipäiväiseen käyttöön. Kun hammasharja laitetaan latausasemaan, siirtyy energia laturista sähkömagneettisen kentän välityksellä hammasharjan akkuun.

Sen jälkeen kauppoihin ja moniin julkisiin tiloihin, esimerkiksi lentokentille, on ilmestynyt latausalustoja, joiden päällä voi ladata matkapuhelimen langattomasti.

Ilman johdinta tapahtuva lataus perustuu induktioon eli sähköjännitteen syntymiseen magneettikentän muuttuessa. Samat fysiikan lait toimivat myös johdoissa. Johto vain ohjaa sähkön täsmällisesti oikeaan paikkaan.

Johdoista ei vielä päästä eroon

Langaton lataustekniikka on saatu kehitetyksi luotettavaksi, kun kyse on lyhyistä, korkeintaan muutaman senttimetrin mittaisista etäisyyksistä energialähteen ja energiaa käyttävän laitteen välillä. Näin esimerkiksi seinän lähelle kiinnitetty televisio voisi saada käyttövoimansa seinässä olevasta virtalähteestä langattomasti. Kaukana on kuitenkin vielä aika, jolloin kaikki kodinkoneet saisivat käyttöenergiansa ilman sähköjohtoja.

Tuskin tulemme näkemään sitä meidän elinaikanamme.

Esko Strömmer

– Tuskin tulemme näkemään sitä meidän elinaikanamme, ennustaa langatonta energiansiirtoa tutkinut erikoistutkija Esko Strömmer VTT:ltä Oulusta.

Strömmer on syystäkin skeptinen, sillä energian langattoman siirron etäisyyksien kasvaessa senteistä useisiin kymmeniin senttimetreihin tai metreihin kohdataan suuria haasteita. Yksi niistä on hyötysuhde. Siirtyvän energian määrä putoaa dramaattisesti lähettimen ja vastaanottimen etäisyyden kasvaessa.

– Pudotus ei ole vielä kovin suuri, kun ollaan lähettimen halkaisijaa vastaavalla etäisyydellä, mutta siitä eteenpäin energian määrä vähenee etäisyyden suhteen karkeasti ilmaistuna kuudenteen potenssiin eli hyvin nopeasti. Siksi suurien energiamäärien siirtämiseen metrien etäisyydelle tarvitaan kookas ja tehokas lähetin, kuvailee Strömmer.

Tehon kasvaessa terveysriskit lisääntyvät

Toinen haaste "hyppysähkössä", kuten Strömmer langatonta energiansiirtoa leikkisästi kutsuu, on sen mahdolliset terveysvaikutukset. Nykyisin käytettävillä lyhyillä latausetäisyyksillä sähkömagneettinen kenttä on niin pieni ja paikallinen, että sillä ei ole vaikutuksia elollisille olennoille. Sen sijaan etäisyyksien kasvaessa tehojakin jouduttaisiin lisäämään niin paljon, että ihmiset ja eläimet väistämättä altistuisivat magneettikentille.

Magneettikenttien terveysvaikutuksista tosin kiistellään edelleen. Voimakkaiden sähkömagneettisten kenttien on kuitenkin todettu aiheuttavan esimerkiksi kudosten lämpenemistä. Tehokkaat sähkökentät on myös luokiteltu mahdollisesti syöpää aiheuttaviksi, minkä johdosta kenttien voimakkuudelle ihmisten läheisyydessä on määritelty turvarajat. Nämä rajat tulevat nopeasti vastaan, kun suuria määriä energiaa siirretään langattomasti.

Tekniikka voisi levitä hyvin nopeastikin

Kannettavien laitteiden langattomaan lataamiseen tarvittava tekniikka on siis jo olemassa ja jossain määrin myös käytössä. Mitä sitten tarvittaisiin, että langaton energiansiirto löisi itsensä toden teolla läpi?

– Tässä on tietynlainen "muna-kana" -ongelma. Ihmiset eivät ole innokaita tekniikkaa puhelimiinsa hankkimaan, koska latauspaikkoja on rajallisesti. Toisaalta julkisten tilojen haltijat eivät ole sijoittaneet vielä latauspisteitä tiloihinsa, koska harvalla asiakkaalla on valmius langattomaan lataamiseen. Mutta jos kriittinen massa syntyy, tekniikka voisi levitä hyvin nopeasti, maalailee Strömmer.

Autoteollisuudessa langattoman energiansiirron tulevaisuus?

Jotkut huonekaluvalmistajat ovat jo alkaneet tehdä esimerkiksi yöpöytiä, joiden päällä kännykkä latautuu yön aikana langattomasti. Strömmer katsoo kuitenkin muuallekin kuin huonekaluvalmistajiin, esimerkiksi autoteollisuuteen.

– Muun muassa ajoturvallisuus on selvä peruste langattomalle energiansiirrolle. Voit heittää kännykän autossa tarvittaessa latausalustalle, eikä tarvitse kytkeä puhelimeen laturinjohtoja.

Jos kriittinen massa syntyy, tekniikka voisi levitä hyvin nopeasti.

Esko Strömmer

Autoteollisuudessa löytynee lähitulevaisuudessa käyttöä myös sähköauton omien akkujen lataamiseen langattomasti. Lääketieteessä puolestaan on kehitteillä langaton lataustekniikka sydämentahdistimille.

Strömmer uskoo, että myös suomalaisilla yrityksillä on hyvät mahdollisuudet langattoman energiansiirron markkinoille.

– Kyllä tässä on jo ollut suomalaisiakin toimijoita mukana ja jos tämä lähtee lentoon, niin ilman muuta muillekin on vielä tilaa. Siinä vaiheessa tosin voi olla jo liian myöhäistä hypätä tähän koneeseen mukaan, miettii Strömmer.