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Qi-Standard und induktive Energieübertragung

Wer kennt nicht die Fummelei mit Ladekabeln und die Suche nach dem passenden Netzteil für das aufzuladende Gerät? Induktives Laden, auch induktive Energieübertragung genannt, schafft hier Abhilfe. Man legt dabei das Gerät einfach auf eine Ladestation, welche die elektrische Energie kabellos zum Endgerät überträgt, und das Gerät wird geladen.

QI Standard

Bereits Ende des 19. Jahrhunderts tüftelte der Erfinder des Wechselstroms, das Genie Nikola Tesla, an Konzepten für kabellose Energieübertragung; die Idee ist also nicht neu. Wie aber funktioniert nun Jahre später die mittlerweile verbreitete Technologie, die mit der neusten iPhone-Generation (endlich) auch bei Apple Einzug gehalten hat?

Wireless Power Consortium

Nach Teslas Tod galt die kabellose Energieübertragung lange Zeit als Nischentechnologie. Im Dezember 2008 wurde dann das Wireless Power Consortium (kurz WPC) gegründet, das einen globalen Standard für das Aufladen von elektrischen Geräten mittels induktiver Kopplung etablieren wollte. Dieser Standard wurde schliesslich Qi-Standard genannt (Qi = chinesisch für Lebensenergie). Er kommt vorzugsweise bei Mobilgeräten wie Smartphones und Tablets zum Einsatz. Dem Konsortium gehören mittlerweile über 360 globale Unternehmen aus diversen Bereichen an (u. a. Unterhaltungselektronik, Automobil- und Möbelherstellung).

Funktionsweise

Die drahtlose Energieübertragung mittels Qi funktioniert durch elektromagnetische Induktion. Dabei besitzen sowohl die Empfangseinheit (z. B. das Smartphone) als auch die Sendeeinheit (Qi-Ladegerät bzw. -station) elektromagnetische Spulen. Durch die Spule der Sendeeinheit fliesst Wechselstrom, wodurch sich ein Magnetfeld aufbaut. In der Spule, die in der Empfangseinheit eingebaut ist, fliesst ebenfalls Wechselstrom, sobald diese (sprich das Smartphone) auf dem Ladegerät liegt. Dieser Wechselstrom wird dann in Gleichstrom umgewandelt, der in den Akku fliesst. Sind also die Spulen beider Einheiten nah genug, kann drahtlos Energie übertragen werden. Der Empfänger verwendet eine RFID-ähnliche Technik, um Daten an den Sender zu übermitteln.

Die meisten Qi-Ladegeräte laden mit 5 Watt (5V / 1A), herkömmliche Apple-Ladegeräte mit 12 Watt. Das kabellose Laden ist also etwas langsamer. Es gibt jedoch auch Charger, die eine Schnellladung ermöglichen (bis zu 15 Watt), was die Ladezeit deutlich verkürzt.

Einsatzbereiche

2010 wurde das erste Mobiltelefon mit dem Qi-Industriestandard auf den Markt gebracht. Der Qi-Standard für kabelloses Laden wird inzwischen von diversen Geräten unterstützt. Qi-Ladestationen sind zudem bereits in vielen neueren Fahrzeugen und Möbeln integriert. Letztere kommen in Privathaushalten, aber auch in Büros, Hotels und öffentlichen Gebäuden wie Restaurants und Seminarräumen zum Einsatz.

Fazit

Das induktive Laden hat Vor- und Nachteile. Auf der einen Seite hat man die Möglichkeit, diverse kompatible Geräte mit nur einer Qi-Ladestation zu laden, der Kabelsalat wird minimiert, und die USB-Buchse des Endgeräts wird geschont, da der Ladevorgang durch simples Auflegen gestartet wird. Auf der anderen Seite muss man jedoch das Endgerät auf der Ladestation lassen, da sonst der Ladevorgang unterbrochen wird. Ebenso ist der Wirkungsgrad beim induktiven Laden schlechter als bei der Verwendung eines Kabels. Ein weiterer Nachteil sind die Kosten, welche bei induktiven Ladegeräten derzeit noch deutlich höher sind.

Bei AKAD Technics werden in verschiedenen Fächern aktuelle und kontroverse Themen aus den unterschiedlichsten Blickwinkeln beleuchtet, damit die Studierenden fundiert und aktiv zur Meinungsbildung beitragen können.

Autor: Herr Matej Smokrovic, Wirtschaftsinformatiker

publiziert am 27.04.2018 im Auftrag von AKAD Technics

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