Zap&Go, powerbank na miarę roku 2015?

Widziałem już wiele powerbanków, jedni producenci stawiają na standard i konkurują między sobą na amperogodziny, od czasu do czasu eksperymentując z kształtem akumulatorów czy dodatkowymi bajerami. Inni, ci bardziej ambitni, odchodzą od klasycznej definicji magazynowania prądu i próbują podbić rynek różnymi metodami przemiany energii, np. kinetycznej płynącej z ruchu naszego ciała, czy cieplnej, czego przykładem są ładowarki wyposażone w panele solarne. Jest jednak jeszcze jeden kierunek rozwoju..

 

Jaki jest główny problem dzisiejszych akumulatorów? Wielu z was odpowie bez zastanowienia – mała pojemność energetyczna ogniw (względem rozmiaru). Przy pewnych założeniach mielibyście rację, bo oczywistym jest, że chcemy raz naładowane urządzenie używać jak najdłużej bez konieczności podłączania ładowarki. A teraz wyobraźcie sobie, że by w pełni naładować baterię wystarczy podłączyć ją do sieci na pół minuty. Robi wrażenie, co?

Wielokrotnie za granicą byłem zmuszony zatrzymać się pod dachem, czy to w restauracji, czy w hotelu, wcale nie dlatego, że pogoda była zbyt niesprzyjająca na namiot, ale właśnie, by podładować padającą elektronikę. I wszystko byłoby w porządku, gdyby nie fakt, że taki tablet (wyłączony!) ładuje się do pełna około czterech godzin, a powerbankowi schodzi nawet dwukrotnie dłużej. Zastanawiałem się dlaczego to tak długo trwa i czy nie ma żadnej sposobności przyspieszenia owego procesu. Jak się okazało – jest i to całkiem prosty, ale zanim przejdę do opisywanego produktu mała dawka fizyki.

Jak możemy przechować energię elektryczną? Są dwa najpopularniejsze sposoby – ogniwa galwaniczne i kondensatory.

Klasyczny powerbank

Klasyczny powerbank

Przykładowy (super)kondensator. Źródło: conrad.com

Przykładowy (super)kondensator. Źródło: conrad.com

Te pierwsze, jedno- lub wielokrotnego użytku, to popularne baterie i akumulatory. Są różne patenty na użyte substancje chemiczne, ale zasada jest zawsze ta sama: dwie elektrody (czyli końcówki obwodu elektrycznego) zanurzone w elektrolicie (najprościej – cieczy przewodzącej prąd) – kiedy zamykamy obwód np. podłączając żarówkę między elektrodami występuje różnica potencjałów – płynie prąd. Im większe (objętościowo) ogniwo tym więcej prądu może pomieścić.

 

Drugim sposobem jest trzymanie energii w jej pierwotnej postaci – użycie kondensatora. Taki element to np. dwie metalowe płytki oddzielone izolatorem, choćby powietrzem. W ten sposób po rozpoczęciu procesu ładowania ładunki dodatnie gromadzą się na jednej płytce, a te o ładunku przeciwnym na drugiej. Co warte zanotowania – kondensatory z czasem same tracą ładunek, znacznie szybciej niż opisane wyżej ogniwa, przez co nie nadają się do trwałego magazynowania prądu. Ilość zgromadzonej energii zależy od powierzchni płytek, ale jest ona mocno teoretyczna – „pusty kondensator” ładuje się bardzo szybko, ale z czasem coraz wolniej (wykres paraboliczny) i choćbyśmy dysponowali nieograniczonym czasem nigdy nie naładujemy kondensatora w 100%. Oprócz kondensatorów są również superkondensatory o znacznie zwiększonej pojemności i to właśnie na nich oparty jest omawiany Zap&Go.

Przybliżony wykres ładowania kondensatora

Przybliżony wykres ładowania kondensatora

Podsumujmy zatem kluczowe różnice:

  • Ogniwo o tej samej wielkości co superkondensator może pomieścić kilkukrotnie więcej energii;
  • Ogniwo (mniej-więcej, są wyjątki) ładuje się proporcjonalnie w czasie, superkondensator parabolicznie;
  • Ogniwo rozładowuje się z określoną prędkością (wolno) podczas gdy kondensatory rozładować można stykając ze sobą naładowane płytki – ponownie mamy do czynienia z wykresem parabolicznym – większość ładunku „zejdzie” natychmiastowo, ale rozładowanie do absolutnego zera zajmie nam czas do końca świata i ciut dłużej;
  • Kondensatory ulegają zużyciu znacznie wolniej niż ogniwa galwaniczne;

 

Teraz, skoro mamy już pewne pojęcie jak to wszystko działa i wiemy, że powerbank w całości zbudowany z superkondensatora, co prawda mógłby się ładować z pełną szybkością gniazdka elektrycznego (zależy od kraju i użytego bezpiecznika, przyjmijmy, że w Polsce byłoby to ok 16 Amperów), ale również samoczynnie rozładowywał po paru dniach, a do tego byłby sporo większy od obecnych baterii.

Porównanie wielkości kondensatorów - aluminum vs grafen

Porównanie wielkości kondensatorów – aluminum vs grafen

I w tym miejscu naprzeciw wychodzi nam producent Zap&Go, powerbanku dopiero co sfinansowanego na Indiegogo. Rozmiar w stosunku do pojemności wciąż stoi daleko w tyle za obecnym standardem akumulatorów (tylko 1500mAh, w rozmiarze zwykłego powerbanku 10,000mAh), ale nowatorskie zastosowanie grafenu zamiast wcześniej używanego aluminium pozwoliło znacznie zbliżyć się do kompaktowych rozmiarów. Przypomnę, że jedną z „cudownych właściwości” grafenu jest jego mocna, dwuwymiarowa struktura – warstwa tego materiału ma tylko jeden atom grubości!

 

 

Zap&Go po podłączeniu do sieci w kilka minut ładuje zajmujący większą część obudowy superkondensator, a ten następnie, już po wyciągnięciu z gniazdka i podłączeniu doń „głodnego” gadżetu oddaje mu swoją energię, tym razem już w standardowym tempie. Szczęśliwie twórcom udało się również zminimalizować naturalną utratę energii z czasem – Zap&Go traci pierwsze 20% w 3 dni, a potem coraz wolniej.

Zap&Go

Zap&Go

Czy mamy zatem do czynienia z urządzeniem idealnym? Na pewno przeczy tej tezie cena – nawet ta promocyjna (99$, teraz już 149$), co jak za, mimo wszystko, 1500mAh powerbank jest sporą kwotą. Ponadto, osobiście wyobrażałbym sobie podobny gadżet jako połączenie uzupełniających się kondensatora i ogniwa galwanicznego – podłaczamy to do sieci, a po kilku minutach superkondensator ma tyle energii, że zaczyna ładować załączone ogniwo, o znacznie większej pojemności. Tym niemniej cieszę się, że coś takiego powstało i mam nadzieję, że idea ulegnie spopularyzowaniu wygryzając obecne rozwiązania z rynku.

Zap&Go - różne kolory

Zap&Go – różne kolory

Zbiórka crowdfundingowa zakończyła się sukcesem 12 grudnia ubiegłego roku, zebrano ponad 114 tysięcy dolarów, przy zakładanych 30,000. Produkt na rynek ma trafić w ostatnim kwartale 2015 roku.

 

Bookmark the permalink.