Even schudden om gsm op te laden

Dat de batterij van je smartphone veel te snel leeg is, het zal de fabrikant worst wezen. Gelukkig werken starters aan geraffineerde oplaadtechnieken.

Je wordt er mistroostig van, van zo’n kluwen snoertjes in je tas. De oplader voor je smartphone zit in de knoop met de netadapter van je tablet en daartussenin slingert nog ergens het linkeroortje van je hoofdtelefoon. Waar is het rechter dan? O, dat zit nog in je eReader.

Kan dat niet beter? Smartphones zijn al jarenlang tot verbluffende prestaties in staat. Ze kunnen een route voor je berekenen, je bloedsuiker meten of een tekst uit het Chinees vertalen. Maar de batterij? Die valt vooral op doordat hij razendsnel leegloopt door de vele apps, want die vreten energie. De smartphonegebruiker leeft constant met de vraag hoe lang de batterij het nog uithoudt.

Veel hoop op verbetering was er tot dusver niet. Bedrijven als Apple of Samsung werken liever aan nieuwe software dan dat ze proberen de batterijen te verbeteren. Fundamenteel onderzoek is een moeizame aangelegenheid en kost veel tijd. Bovendien verdienen de bedrijven veel geld met de verkoop van traditionele opladers.

Tot nu. Want inmiddels hebben niet alleen uitvinders bij start-upbedrijven, maar ook onderzoekers aan universiteiten het probleem onder de loep genomen en zij laten zien wat er met batterijen en energie allemaal mogelijk is. Daarbij krijgen ze hulp van de gebruikers. Die willen immers niets liever dan onafhankelijk te worden van het stopcontact en zijn best bereid daarvoor te betalen. Op crowdfundingwebsites als Kickstarter of Indiegogo kunnen ze investeren in producten van ontwikkelaars uit de hele wereld. Als tegenprestatie ontvangen ze vaak een eerste exemplaar van het afgewerkte product, hoewel het in veel gevallen bij een nieuwsbrief blijft.

Inlegzool

Solepower, een starter in het Amerikaanse Pittsburgh, heeft via crowdfunding 43.000 euro opgehaald. Naar eigen zeggen meer dan voldoende om zijn prototype helemaal klaar te maken voor de markt. Het gaat om een inlegzool, die bij iedere stap die je zet energie opwekt en opslaat. Aan de generator in de zool wordt een batterij gekoppeld, die de gebruiker aan zijn schoen kan bevestigen. Na acht kilometer wandelen is zijn gsm helemaal opgeladen. “Voortaan hoef je nooit meer bang te zijn dat je geen stopcontact vindt, prima toch?”, zegt ontwikkelaar Hahna Alexander. “Dat is de wereld waarin wij willen leven.” Vooral voor de mensen in ontwikkelingslanden kan Solepower een fantastische zaak zijn.

Ook de firma Energybionics in Florida heeft voldoende steun van de consumenten gekregen en kon daarmee de ontwikkeling van haar Carbon-polshorloge voltooien. Het bijzondere aan Carbon is de batterij, die met een zonnecel wordt opgeladen. Niet alleen wanneer de zon schijnt, maar ook bij normaal ‘kantoorlicht’, zoals Kickstarter het noemt. Heeft de gsm energie nodig, dan kan die worden ingeplugd op het horloge en zo stroom tanken. De uitvinders hadden gehoopt om via crowdfunding 11.000 euro op te halen. Na een paar dagen stond de teller al op ruim 20.000 euro.

Wind

Anderen zetten liever in op wind. Ontwikkelaar Einar Agustsson uit Minnesota zamelt geld in voor de Trinity, een turbine die ongeveer zo dik en zo lang is als een augurk. Wie stroom nodig heeft, kan een statief uitklappen en het toestel installeren. De rotorbladen vouwen vanzelf open en worden aangedreven door de wind. Een batterij slaat de opgewekte energie op. Net als bij de Carbon moet de gsm alleen nog via een USB-snoertje worden aangesloten. Dat is milieuvriendelijk en bijzonder geschikt voor een winderige omgeving. Voor gebruik in de HST of tijdens een nachtje feesten is de Trinity echter een flop.

Een gsm die net als een automatisch horloge gewoon door beweging wordt opgeladen, zou veel handiger zijn. Dat is ook de mening van wetenschapper Xudong Wang van de Amerikaanse hogeschool Wisconsin-Madison. Samen met collega’s van de Chinese universiteit van Sun-Yat-sen heeft hij een technologie ontwikkeld, die “een echte doorbraak kan betekenen”, zoals hij zelf zegt.

Wat Wang belooft, is een gsm die zichzelf oplaadt wanneer je ermee schudt of wanneer je hem op een trillend oppervlak legt. Daarbij kun je denken aan een wasmachine of aan de zitting van een stoel in de auto, tijdens het rijden. “Ik vind het echt storend dat de batterij van mijn gsm zo snel leeg is”, zegt Xudong Wang. “Ik ben dan ook erg enthousiast over de grote vorderingen die wij in materiaalonderzoek maken.”

Nanogenerator

Het geheim achter de nieuwe technologie is een nanogenerator met piëzo-ontsteking, die stroom kan opwekken door vervorming. Zulke minikrachtcentrales zijn niet nieuw. Tot nu toe waren ze echter veel te groot om ze in een smartphone te kunnen inbouwen. Wang en zijn team hebben een nieuwe manier gevonden om met de diverse componenten om te gaan: in het papierdunne materiaal van de generator maken ze met zoutzuur kleine gaatjes. Daardoor ontstaat een soort spons, die veel buigzamer is dan de normale grondstof. Op deze manier zijn ook heel zwakke trillingen in een kleine ruimte voldoende om elektrische spanning op te bouwen.

In het laboratorium is dit systeem al met succes getest en werd met een trillend oppervlak de nodige stroom voor een gsm gegenereerd. Om de batterij helemaal op te laden, was het nog niet voldoende. “Wij moesten ons voor het materiaal jammer genoeg aan bepaalde beperkingen houden”, zegt Wang. Voor het vervaardigen van krachtige generatoren, die in mogelijkheden vergelijkbaar zijn met een USB-oplader, beschikt het laboratorium van de universiteit niet over de nodige capaciteit.

De wetenschapper werkt aan de voorbereiding van de documenten voor het patentbureau en hoopt dat de industrie belangstelling toont. Om de tril-gsm een reële kans op succes te garanderen, zou Wang zijn uitvinding wellicht beter aan een andere doelgroep aanbieden, die bereid is ervoor te betalen: de crowd.

DER SPIEGEL