الشحن اللاسلكي .. ثورة ماضية في عالم الأجهزة المحمولة

اَفاق نيوز – في العصر الذي تعتمد فيه حياتنا بشكل متزايد على الأجهزة الإلكترونية، أصبحت الحاجة إلى طرق فعالة ومريحة لإعادة شحنها أكبر من أي وقت مضى.

وأصبح الشحن اللاسلكي -وهو أحد أعاجيب التكنولوجيا الحديثة- ميزة موجودة في كل مكان في منازلنا ومكاتبنا وحتى سياراتنا، وهو عبارة عن تقنية تستخدم لتوصيل الطاقة الكهربائية إلى جهاز دون الحاجة إلى استخدام أسلاك.

ويوفر الشحن اللاسلكي طريقة ملائمة وسهلة لشحن الأجهزة المحمولة، ولا يتطلب من المستخدمين توصيل أجهزتهم بكابلات الشحن، مما يعني أنه يمكنهم شحن أجهزتهم دون الحاجة إلى إيقاف ما يفعلونه.

بدأت قصة الشحن اللاسلكي مع المخترع الأميركي الصربي “نيكولا تيسلا” الذي تصور عالما يمكن فيه نقل الكهرباء لاسلكيا، وكان حلمه هو توفير الطاقة للعالم كله دون الحاجة إلى أسلاك وكابلات.

وبدأت تجارب تيسلا في نقل الطاقة لاسلكيا بشكل جدي أواخر تسعينيات القرن التاسع عشر، إذ بنى جهازا ضخما يُعرف باسم “ملف تيسلا” (Tesla Coil) الذي ولد مجالات كهرومغناطيسية عالية التردد.

وأظهر تيسلا إمكانية نقل الطاقة لاسلكيا عن طريق إضاءة المصابيح لاسلكيا، وهي الظاهرة التي أذهلت الجماهير في عصره عبر تقنية الاستيعاب المغناطيسي.

وبالرغم من عمله الرائد، واجه حلم تيسلا بنقل الطاقة لاسلكيا في جميع أنحاء العالم العديد من التحديات التقنية والمالية، وناضل من أجل تأمين التمويل لمشروعه الطموح، لكنه ظل في نهاية المطاف غير متحقق خلال حياته. ومع ذلك، فقد وضع عمله الرائد الأساس للتقدم المستقبلي في مجال التكنولوجيا اللاسلكية.

بعد زمن تيسلا، ظل نقل الطاقة اللاسلكي خاملا نسبيا لعقود، ولم يتم إحياء الاهتمام بالشحن اللاسلكي إلا في منتصف القرن العشرين، حيث بدأ العلماء والمهندسون استكشاف مفهوم الشحن الاستقرائي.

ويشكل هذا المفهوم الأساس للعديد من أنظمة الشحن اللاسلكي المستخدمة اليوم. وكان أوائل القرن الحادي والعشرين بمثابة نقطة تحول بالنسبة للشحن اللاسلكي، حيث بدأ يكتسب شعبية واسعة النطاق. وقدمت شركات -مثل “نوكيا”- أول منتجات الشحن اللاسلكي التجارية، خاصة للهواتف المحمولة.

وفي عام 2012، أصبح جهاز “نوكيا لوميا 920” أول هاتف ذكي متوفر تجاريا يوفر إمكانات شحن لاسلكية مدمجة بناء على مواصفات “تشي” (Qi)، وهو معيار واجهة نقل الطاقة لاسلكيا باستخدام الشحن الاستقرائي بحسب موقع جي إس إم آرينا.

واستخدمت هذه الأنظمة تقنية الشحن الاستقرائي، مما سمح للمستخدمين شحن الأجهزة عن طريق وضعها على لوحة الشحن.

واستمرت تكنولوجيا الشحن اللاسلكي في النمو، حيث قامت كبرى الشركات المصنعة للهواتف الذكية -مثل “آبل” و”سامسونغ”- بدمج هذه التكنولوجيا في أجهزتها الرئيسية.

وحفزت هذه الخطوة على المزيد من الابتكار، حيث أصبحت التطورات مثل سرعات الشحن الأسرع والشحن لمسافات أطول ممكنة.

أنواع تقنية الشحن اللاسلكي

تقنية الشحن اللاسلكي هي تقنية تسمح بنقل الطاقة الكهربائية من مصدر الشحن إلى الجهاز المحمول دون الحاجة إلى وصلة كهربائية مباشرة.

وتعتمد هذه التقنية على مبدأ نقل الطاقة عبر الترددات اللاسلكية أو الاستيعاب المغناطيسي، مما يسمح للأجهزة بالشحن عندما تكون قريبة من مصدر الطاقة.

وهناك ثلاثة أنواع رئيسية من تقنية الشحن اللاسلكي:

الشحن اللاسلكي الاستقرائي: وتَستخدم تقنية الشحن هذه مبدأ الحث الكهرومغناطيسي، وتُستخدم في الأجهزة المحمولة المتوسطة الحجم، مثل معيار الشحن اللاسلكي “تشي” للهواتف الذكية والأجهزة الذكية القابلة للارتداء.

الشحن اللاسلكي الراديوي: ويَستخدم هذا النوع من تكنولوجيا الشحن مجموعة من البطاريات الصغيرة، ويستهلك القليل جدا من الكهرباء، وتُستخدم هذه التقنية بشكل شائع مع لوحات المفاتيح اللاسلكية والفأرة اللاسلكية والمعدات الطبية وأدوات السمع والساعات ومشغلات الموسيقى، وغيرها من الأجهزة.

الشحن الرنيني: ويعد نوعا مختلفا تماما من تقنيات الشحن المستخدمة في الأجهزة التي تتطلب قدرا كبيرا من الطاقة، وتُستخدم هذه الأساليب في الحواسيب المحمولة الكبيرة والمركبات الكهربائية والمكانس الكهربائية والروبوتات.

توفر تقنية الشحن اللاسلكي العديد من المزايا التي تجعلها خيارا مفضلا للعديد من المستخدمين، إذ يعد الشحن اللاسلكي أكثر راحة من التوصيل بكابل.

ويمكن للمستخدمين شحن الأجهزة عندما يكونون قريبين من مصدر الطاقة دون الحاجة إلى وصلات فيزيائية.

ويقلل الشحن اللاسلكي من الحاجة إلى وجود كابلات وشواحن متشابكة، مما يجعل المكان أكثر تنظيما، كما يقلل من التلف الناتج عن استخدام الكابلات بشكل متكرر، الأمر الذي يحسن سلامة الأجهزة.

وتتيح أجهزة الشحن اللاسلكي مرونة كبيرة، إذ يمكن استخدامها في أماكن متنوعة، مثل المنزل والسيارة أو في الأماكن العامة.

وتتوافق تقنية الشحن اللاسلكي مع العديد من الأجهزة المحمولة، وذلك لأنها تعتمد على معايير محددة، مثل “تشي”. وتتيح أنظمة الشحن اللاسلكي شحن أكثر من جهاز في الوقت نفسه، مما يعزز الكفاءة.

ويعتبر الشحن اللاسلكي مفيدا في تحسين كفاءة استهلاك الطاقة وتقديم طاقة كافية للأجهزة في وقت أقل. وبفضل استخدام الشحن اللاسلكي يمكن تقليل الاعتماد على الكابلات البلاستيكية وبالتالي تحقيق تأثير إيجابي في البيئة.

ولا يعرّض الشحن اللاسلكي المستخدمين لخطر الحروق أو الصدمات الكهربائية، كما لا يتعرض الشحن اللاسلكي للتلف بسهولة مثل كابلات الشحن.

وتتوفر الشواحن اللاسلكية بأشكال وأحجام وقدرات مختلفة، مما يتيح للمستخدمين اختيار الشاحن المناسب لاحتياجاتهم.

وبدأت بعض الشركات المصنعة للأجهزة المحمولة في إزالة المنافذ من أجهزتها، اعتمادًا على الشحن اللاسلكي كطريقة أساسية للشحن.

تتمتع تقنية الشحن اللاسلكي أيضا ببعض السلبيات، بما في ذلك انخفاض كفاءة الشحن اللاسلكي مقارنة بكفاءة الشحن السلكي.

كما تعاني التقنية من ارتفاع التكلفة، إذ إن أجهزة الشحن اللاسلكي عادة ما تكون أكثر كلفة من أجهزة الشحن السلكي بسبب تعقيد تصميمها وتصنيعها.

وهناك سلبيات أخرى تتعلق بالسرعة، حيث تكون سرعة الشحن اللاسلكي عادة أبطأ من الشحن السلكي، وذلك لأن الطاقة الكهربائية يجب أن تنتقل من الشاحن إلى الجهاز المحمول عبر المجال المغناطيسي، مما يؤدي إلى بعض الخسائر.

وتحتاج الأجهزة المحمولة إلى دعم الشحن اللاسلكي لتعمل مع شاحن لاسلكي، ولا تدعم جميع الأجهزة المحمولة الشحن اللاسلكي. وتشغل أجهزة الشحن اللاسلكية مساحة أكبر من أجهزة الشحن السلكية، وذلك بسبب الحاجة إلى لوحة شحن كبيرة لتوصيل الطاقة إلى الجهاز المحمول.

وقد تتأثر سرعة الشحن وكفاءته بتغير درجة حرارة البطارية والجهاز، حيث يزيد الاحترار من فقدان الطاقة. كما يقلل تباعد بعض أنظمة الشحن اللاسلكي من كفاءتها، حيث يجب أن يكون الجهاز المستلم على مسافة قريبة جدا من مصدر الطاقة.

ويثير بعض الناس قلقا بشأن أمان الشحن اللاسلكي وتأثيره المحتمل على صحة الإنسان، وذلك على الرغم من أنه اعتُمد من قبل هيئات الصحة الرائدة.

يتمتع الشحن اللاسلكي بمستقبل واعد في ظل استمرار التطورات التكنولوجية والابتكارات في هذا المجال، وهناك مجموعة من التوقعات والاتجاهات المستقبلية لتقنية الشحن اللاسلكي:

الشحن السريع: الاتجاه البارز هو السعي الدؤوب لتحقيق سرعات شحن لاسلكي أسرع تنافس أو تتجاوز سرعات الشحن السلكية التقليدية.

الشحن اللاسلكي واسع النطاق: يعد تطوير الشحن اللاسلكي واسع النطاق بمثابة تغيير جذري في قواعد اللعبة، حيث يَعِد بشحن سلس ولاسلكي، وقد تشمل التطورات المستقبلية تقنيات الشحن اللاسلكي عن بعد، مما يتيح للأجهزة الشحن من مسافات بعيدة عن مصدر الطاقة.

التكامل في البيئات اليومية: يجد الشحن اللاسلكي طريقه تدريجيا إلى حياتنا اليومية من خلال الأثاث وأسطح العمل والديكورات الداخلية للسيارة المجهزة بقدرات الشحن اللاسلكي المدمجة، ويعزز هذا التكامل السلس للتكنولوجيا في محيطنا الراحة وإمكانية الوصول.

التوافق العالمي: تعمل المعايير العالمية على زيادة التوافق بين الأجهزة والعلامات التجارية المختلفة، مما يعزز نظاما بيئيا أكثر تماسكا، حيث يمكن للمستخدمين شحن أجهزة متعددة من الهواتف الذكية إلى الأجهزة القابلة للارتداء عبر لوحة شحن واحدة.

الحلول صديقة للبيئة: تعد الاستدامة مصدر قلق متزايد، كما أن الشحن اللاسلكي يتماشى بشكل جيد مع الممارسات الصديقة للبيئة.

شحن الأجهزة المتعددة: مع تزايد ترابطنا تتزايد الحاجة إلى حلول شحن الأجهزة المتعددة، وتكتسب منصات الشحن اللاسلكية ذات الملفات المتعددة شعبية، مما يتيح للمستخدمين شحن أجهزة متعددة في وقت واحد؛ من الهواتف الذكية إلى سماعات الأذن والساعات الذكية.

التكامل مع السيارات: يستعد الشحن اللاسلكي في قطاع السيارات لتحقيق نمو كبير، ويستكشف مصنعو السيارات الكهربائية خيارات الشحن اللاسلكي لتبسيط عملية شحن المركبات الكهربائية، مما يجعلها أكثر ملاءمة ويمكن الوصول إليها.

أجهزة الرعاية الصحية وإنترنت الأشياء: من المقرر أن يلعب الشحن اللاسلكي دورا حيويا في تشغيل المزروعات الطبية والأجهزة الصحية التي يمكن ارتداؤها وأجهزة استشعار إنترنت الأشياء، وتؤدي القدرة على شحن هذه الأجهزة لاسلكيا إلى تعزيز رعاية المرضى وتمكين جمع البيانات بشكل مستمر.

البنية التحتية للشحن العام: توفر الأماكن العامة مثل المقاهي والمطارات والفنادق، محطات شحن لاسلكية للمستفيدين بشكل متزايد، ومن المتوقع أن يتوسع هذا الاتجاه حيث يصبح الشحن اللاسلكي من وسائل الراحة القياسية.

التقييس والتنظيم: يعد تطوير معايير ولوائح الصناعة للشحن اللاسلكي أمرا بالغ الأهمية لضمان قابلية التشغيل البيني والسلامة، وتعمل الجهود المستمرة في هذا الاتجاه على تعزيز نظام بيئي للشحن اللاسلكي موثوق وآمن.

الشحن اللاسلكي الرنان للأجهزة يتيح قدرا من الحرية حتى عندما لا تتم محاذاتها بدقة مع لوحة الشحن
وتعكس هذه التوقعات التوجهات المستقبلية المحتملة لتقنية الشحن اللاسلكي التي من المتوقع أن تستمر في التحسن والتطور لتلبية احتياجات المستخدمين المتزايدة.

ووفقا للأبحاث التي ذكرها موقع ماركت ساند ماركيت، بلغت قيمة سوق الشحن اللاسلكي في جميع أنحاء العالم 4.5 مليارات دولار في عام 2021، ومن المتوقع أن تصل إلى 13.4 مليار دولار بحلول عام 2026 بمعدل نمو سنوي مركب قدره 24.6% بين عامي 2021 و2026.

واليوم يتوسع عالم الشحن اللاسلكي إلى ما هو أبعد من الطرق الاستقرائية، إذ هناك تقنيتان واعدتان تلوحان في الأفق، وهما الشحن اللاسلكي الرنان والشحن اللاسلكي بترددات الراديو.

ويتيح الشحن اللاسلكي الرنان قدرا أكبر من الحرية المكانية، مما يتيح للأجهزة الشحن حتى عندما لا تتم محاذاتها بدقة مع لوحة الشحن. ويجري استكشاف هذه التكنولوجيا لتطبيقاتها في السيارات الكهربائية وغيرها.

ومن ناحية أخرى، يستخدم الشحن اللاسلكي بترددات الراديو موجات الراديو لنقل الطاقة عبر مسافات أطول، ويفتح هذا إمكانيات شحن الأجهزة دون الحاجة إلى الاتصال الجسدي، مثل أجهزة الاستشعار عن بعد والأجهزة القابلة للارتداء.

وفي الختام، قصة الشحن اللاسلكي هي قصة مثابرة وابتكار ورؤية لعالم خال من الأسلاك بدأت مع العمل الرائد لتيسلا.

ومن أصوله المتواضعة في القرن التاسع عشر إلى اندماجه في حياتنا اليومية في القرن الحادي والعشرين، قطع الشحن اللاسلكي شوطًا طويلًا.

وبينما نواصل دفع حدود ما هو ممكن، يحمل المستقبل تطورات أكثر إثارة في عالم الطاقة اللاسلكية، مما يعد بعالم يمكننا فيه إعادة شحن أجهزتنا بسلاسة ودون عناء.