הנטענות לכתר: כך יעבדו סוללות העתיד של הגאדג'טים

1. לצעוק על הסמארטפון

מעטים הדברים שמעצבנים כמו לגלות באמצע היום שסוללת הסמארטפון ריקה, כך שחייבים לחבר אותו לשקע למשך שעה או שעתיים לפני שממשיכים הלאה. מדענים מאוניברסיטת קווין מרי בלונדון בשיתוף נוקיה פיתחו מכשיר המצויד בננו־חוטים שמייצרים מתח חשמלי בתגובה לגלי קול. כשהוא נחשף לקולות יומיומיים כמו כלי רכב בכביש, דיבור אנושי או מוזיקה ייצר המכשיר אנרגיה במתח של חמישה וולט, די והותר כדי לטעון אותו. כרגע הפיתוח המסקרן נמצא בשלב אב הטיפוס.

נגמרה הסוללה? צועקים על המכשיר

חברה אחרת בשם Tesla Labs פיתחה כיסוי לאייפון הממיר לאנרגיה חשמלית את גלי הרדיו שהמכשיר פולט כדי לטעון אותו. היא צפויה להשיק את הפיתוח באמצע השנה הבאה.

פתרון אחר שחוסך את הצורך במטען מספקת uBeam האמריקאית, שפיתחה מערכת מתוחכמת המאפשרת לטעון את המכשיר דרך האוויר באמצעות שימוש סגלי אולטרסאונד. מסיבות של קניין רוחני החברה לא מפרטת לפי שעה איך עובדת הטכנולוגיה שלה. נשמע דמיוני? לא למשקיעים שמהם החברה גייסה עד היום 12 מיליון דולר.

הסוללה חדשה? החשמל יעבור באוויר

אחד הפיתוחים המדוברים ביותר כיום הוא מסכים גמישים, שיאפשרו בעתיד לפתח מכשירים מתקפלים. הבעיה היא שהסוללות הקשיחות שקיימות כיום בשוק תופסות חלק ניכר מהמכשירים ומקשות על הפיתוח. הפתרון עשוי להגיע מ-Jenax הדרום קוריאנית, שמפתחת סוללות מתקפלות אשר לדבריה "גמישות בצורתן וניתן לשלבן בכל מכשיר מעוקל, עקום ואפילו מקומט תוך שמירה על ביצועים גבוהים". הסוללה כבר נמצאת בשלבי פיתוח מתקדמים ועברה מבדקי בטיחות מקיפים שכללו 200 אלף קיפולים מבלי שהביצועים ייפגעו.

בעקבות המסכים המתקפלים, יפותחו סוללות מתקפלות

חוקרים ב-MIT גילו שבעת התאבכות טיפות מים זעירות קופצות באופן ספונטני הרחק ממשטחים סופר-הידרופוביים. נשמע יבשושי? ובכן, משמעות הגילוי היא שניתן להפיק בעזרת טיפות מים כמויות חשמל קטנות לתפעול גאדג'טים. כך אפשר, לפחות תיאורטית, ליצור מכשירים שנטענים רק באמצעות הלחות באוויר. ויש גם תופעת לוואי מבורכת בדמות מים נקיים שייפלטו בתהליך.

גם לחות יכולה לייצר חשמל צילום: cc-by אנדרו קרייקר

5. תנועה קדימה

מדענים באוניברסיטה הלאומית של סינגפור הציגו השנה מכשיר שמייצר זרם במתח של 90 וולט רק באמצעות תנועות אצבע והחיכוך שנוצר בין המכשיר לעור. היישום המתבקש של פיתוחים מסוג זה, הנעזרים במשאב הבתי מנוצל של תנועות הגוף, הוא כמובן טעינת מוצרי מחשוב לביש כמו שעונים חכמים, שנמצאים כל היום על ידו של המשתמש וסובלים ברובם מחיי סוללה קצרים במיוחד.

אנרגיה סולארית היא כנראה משאב האנרגיה הזמין ביותר, אבל פתרונות ביתיים שמבוססים עליה כללו עד היום בעיקר מחשבונים ודודי שמש. בשוק יש אמנם מטענים סולאריים לגאדג'טים, אבל קשה להגיד שמדובר בפתרון מיינסטרים שנמצא בשימוש נרחב. בניסיון לקדם את המגמה, אלקטל הסינית הציגה בשנה שעברה סמארטפון שחזיתו מכוסה בפאנל סולארי שקוף המאפשר לטעון את המכשיר פשוט באמצעות הנחתו תחת אור שמש ישיר.

מטען סולארי. הדורות הבאים ישולבו בטלפון

מדענים באוניברסיטת מרילנד פיתחו סוללות שקטנות יותר מבול דואר, אך מסוגלות לספק חשמל גם למכשירים גדולים יחסית ולהציע זמני טעינה מהירים ביחס לסוללות מסורתיות. הן עושות זאת באמצעות "ננו-נקבוביות", שעוביין דומה לזה של גרגיר מלח. אם ברבים מהגאדג'טים כיום הסוללה תופסת את מרבית השטח הפנימי ושאר הרכיבים מצטופפים, בשנים הקרובות מצב זה עשוי להשתנות.

תחום פיתוח נוסף בכל הנוגע לסוללות הוא שימוש בחומרים לא שגרתיים. מדענים מהרווארד יצרו סוללה שמבוססת על מולקולות אורגניות במקום על תרכובות מתכתיות, באוניברסיטת קליפורניה פיתחו חוקרים סוללה על בסיס סיליקון שהופק מחול, וביפן הצליחו מדענים ליצור סוללה מנתרן. היתרון של סוללות אלו: הן משתמשות בחומרים נדירים פחות מאלה המשמשים לייצור כיום, ועל כן הן זולות יותר וידידותיות יותר לסביבה.

אם הפרויקט הזה לא היה זוכה לתמיכה של קרן ביל ומלינדה גייטס, היינו חושבים שמדובר בבדיחה ילדותית. מדענים מאוניברסיטת מערב אנגליה בבריסטול הצליחו לפתח טכנולוגיה שמאפשרת להמיר שתן אנושי לחשמל, ושיכולה לשמש לטעינה ותפעול של סמארטפונים ושאר גאדג'טים. הרעיון מתבסס על מיקרואורגניזמים שמעכלים שתן ומפיקים חשמל כאחד מתוצרי הלוואי של תהליך העיכול. המערכת עדיין גדולה ומגושמת, והאפשרות שהיא תהפוך למוצר צרכני מוטלת בספק, אבל זה לכל הפחות מסקרן.

ועד שכל זה יקרה

סטורדוט הישראלית רוצה לטעון סמארטפונים ב־30 שניות

טעינת מים או טעינת אולטרסאונד אמנם נתפסים כרגע כתחומים עתידיים, אבל טעינה סופר-מהירה של מכשירים נמצאת בטווח היישום הכמעט מיידי. כבר כיום, בכל דור חדש של מכשירים שיוצא לשוק זמן הטעינה מתקצר משמעותית. לדברי סמסונג, למשל, הסמארטפון גלקסי S6 מאפשר ארבע שעות שימוש אחרי טעינה של עשר דקות בלבד, וסביר להניח שמצב זה עוד ישתפר בשנים הקרובות.

איור: יונתן וקסמן

ואולם, יש חברות שבשבילן אפילו זה איטי מדי, כשאחת הבולטות בתחום היא סטורדוט (StoreDot) הישראלית, המפתחת טכנולוגיה לסוללות ביו-אורגניות ומטענים חכמים שמסוגלת לטעון מכשיר ל-100% בתוך 30 שניות בלבד. בתערוכת MWC שנערכה לפני כחודשיים בברצלונה זכתה סטורדוט לתשומת לב רבה. המוצרים הראשונים שלה צפויים לצאת לשוק ב-2017, ועד היום היא כבר גייסה 58 מיליון דולר ממשקיעים כמו סמסונג, רומן אברמוביץ' וסטף ורטהיימר, וכן מקרנות הון סיכון גדולות.

כשסטורדוט תגיע לשוק, היא כנראה לא תהיה שם לבד. חברה יפנית בשם Power Japan Plus חשפה בשנה שעבר סוללה מבוססת פחמן שלדבריה נטענת במהירות גבוהה פי 20 ביחס לסוללות ליתיום-יון מסורתיות ונהנית מאורח חיים ארוך יותר. בחודש שעבר פיתחו מדענים מסטנפורד סוללת אלומיניום המגיעה לטעינה מלאה בתוך דקה בלבד, ובנוסף נהנית מבלאי נמוך יותר ומעלות ייצור זולה יותר. מנגד עוצמתה נמוכה משמעותית מהמקובל כיום, כך שדרוש לה עוד לא מעט פיתוח כדי להגיע לייצור המוני.

ההתקדמות בתחום ההטענה, כמובן, מתרחשת לא רק בכל הקשור למכשירים ניידים: החודש חשפה טסלה של אלון מאסק סוללות שנועדו לספק אנרגיה לבתים פרטיים (PowerWall) ולבתי עסק וארגונים (PowerPack). הסוללות יכולות להתבסס על אנרגיית שמש או רוח, להיטען מרשת החשמל בשעות השפל של הצריכה ולהוות גיבוי למערכת החשמל הביתית.