År 1891 var Nikola Tesla en av de första personerna som demonstrerade begreppet trådlös kraftöverföring, med hjälp av högfrekvent växelström för att belysa gasurladdningslampor.

Teslas dröm var att en dag skulle elektricitet kunna strålas till bostäder, på ungefär samma sätt som radiovågor är.

Ett hundra tjugo år senare har hans dröm ännu inte blivit verklighet, så vad är problemet just nu?

Medan trådlösa laddningar existerar och kan hittas i enheter som elektriska tandborstar allt som kräver mer än några watt, är fortfarande beroende av vägguttaget för strömförsörjning. Det har gjorts vissa framsteg i trådlös laddning för annan bärbar elektronik, men de är inte billiga och de har flera nackdelar.

Hur fungerar trådlös laddning?

Att uppskatta de praktiska svårigheterna att överföra kraft utan ledningar hjälper det att veta lite om hur el fungerar. När en elektrisk ström strömmar ner en ledare genererar den ett magnetfält, orienterat vinkelrätt mot ledaren.

Genom att skapa en spole förstärks magnetfältet och om en andra spole placeras i det första magnetfältet genereras en elektrisk ström i den andra spolen, en process som kallas induktion.

Eftersom storleken av magnetfältet emellertid är proportionellt mot strömmen från strömmen som går genom spolen, och det faktum att induktans över avstånd är en ganska ineffektiv överföringsmetod måste de två spolarna placeras i närhet.

I en elektrisk tandborste är de två spolarna till exempel mindre än 10 mm från varandra. För att öka avståndet mellan spolarna måste både spolarnas storlek och mängden ström som strömmar genom dem ökas avsevärt, även om magnetfälten utstrålar i alla riktningar minskar effektiviteten.

Är ökad resonans svaret?

Ett sätt att öka effektiviteten och avståndet över vilket induktion kan inträffa är att använda resonans. Varje objekt har en frekvens vid vilken den naturligt vibrerar, kallad dess resonansfrekvens. Forskningar vid MIT upptäckte att om du aktiverar spolarna och fälten att resonera vid samma frekvens, ökar effektiviteten hos induktionen och kunde demonstrera denna princip genom att använda resonansspolar för att driva en glödlampa över ett avstånd av två meter.

Med den här typen av avstånd kan tanken att kunna gå in i ett rum och vad som helst som du bär, kunna få ström från en sändare begravd i väggen eller taket börjar få lite dragkraft. Tyvärr, trots att MIT visade principen för nästan sex år sedan, är tekniken fortfarande väldigt mycket i utvecklingsfasen.

Intel har också visat resonans kraftöverföring, men som det kan ses är spolen storlek som behövs för en glödlampa stor

Att använda större induktionsspolar är ett sätt att öka överföringsavståndet. I MIT-experimentet var spolarna exempelvis 60 cm i diameter, men endast cirka 45 procent av kraften överfördes vid två meter. Med bärbar elektronik är deras storlek och mängden ledigt utrymme i höljet en viktig begränsningsfaktor.

En elektrisk tandborste används bara några minuter om dagen och tillbringar resten av tiden laddas, så det kan ha ganska små spolar. En smartphone har dock ett mycket högkapacitetsbatteri och använder en vanlig laddare, måste uppnå full laddning på en eller två timmar.

Laddning av fordon

Ett område där spolen inte spelar någon roll är i fordon. Med hjälp av specialbyggda induktiva vägar har man kört prov som gör det möjligt för en elbil eller buss att få ström när den färdas längs vägen. Trådlösa laddpunkter som är inbyggda i busshållplatser och parkeringsplatser har också framgångsrikt använts för att ladda batterier ombord, men det är fortfarande mindre effektivt än att plugga in en kabel ordentligt.