Ładowanie indukcyjne w ławkach — czy to działa w deszczu?
W połowie października 2024 roku postawiliśmy trzy prototypowe ławki przy ul. Świętojańskiej w Gdyni, żeby sprawdzić, jak poradzą sobie z jesienną ulewą. Przez 14 dni monitorowaliśmy każdy spadek napięcia i każdą próbę ładowania telefonu pod warstwą wody. Okazało się, że fizyka działa na naszą korzyść, o ile zachowamy precyzyjny montaż cewki pod szkłem.
14 dni ciągłych opadów przy Skwerze Kościuszki
Testy terenowe rozpoczęliśmy dokładnie 12 października 2024 roku, kiedy prognozy zapowiadały pierwsze poważne załamanie pogody w Gdyni. Wystawiliśmy cztery ławki modelu S-1 na działanie wiatru i deszczu, nie oszczędzając ich w żaden sposób. Naszym głównym celem było sprawdzenie, czy wilgoć dostaje się pod uszczelnienie hartowanego szkła o grubości 8 mm, które chroni ogniwa fotowoltaiczne i moduł ładowania indukcyjnego. Marek Zapała spędził pierwsze 6 godzin testu z oscyloskopem podłączonym do układu, śledząc stabilność prądu ładowania, gdy na powierzchni ławki zalegało około 3 mm wody.
Większość użytkowników obawia się, że woda spowoduje zwarcie lub całkowicie zablokuje przesył energii do smartfona. Wyniki z naszych czujników pokazały coś innego. Prąd o natężeniu 2.1A płynął stabilnie nawet wtedy, gdy nadajnik Qi był całkowicie przykryty deszczówką. Zmierzyliśmy, że sprawność spadła jedynie o 4% w porównaniu do warunków suchych, co dla przeciętnego użytkownika czekającego 12 minut na podładowanie telefonu jest praktycznie niezauważalne. Przez te dwa tygodnie odnotowaliśmy 83 udane próby ładowania, z czego 14 odbyło się podczas ulewnego deszczu przekraczającego 15 mm na godzinę.
Woda na powierzchni szkła to nie przeszkoda, jeśli cewka znajduje się dokładnie 4 mm pod szczelną warstwą hartowaną.
Jak uszczelnienie IP67 radzi sobie z wilgocią?
W Trioartajans nie stosujemy tanich silikonów, które twardnieją i pękają po jednym sezonie. Każda ławka solarna posiada komorę elektroniki zamkniętą w standardzie szczelności IP67. Oznacza to, że nawet gdyby ławka została chwilowo zalana przez wezbraną wodę po gwałtownej burzy, moduł ładowania pozostanie suchy. Podczas przeglądu 28 października sprawdziliśmy wnętrze ławki nr 2 i nie znaleźliśmy tam ani kropli kondensatu. To kluczowe, bo wilgoć wewnątrz obudowy to najczęstsza przyczyna awarii elektroniki miejskiej w Gdyni i Sopocie, gdzie zasolenie powietrza przyspiesza korozję styków.
Stosujemy specjalne dławnice kablowe i dwuskładnikowe uszczelki gumowe, które wytrzymują nacisk do 110 kg bez rozszczelnienia struktury. Warto wspomnieć, że hartowane szkło jest montowane z lekkim spadkiem wynoszącym dokładnie 1.5 stopnia. Dzięki temu woda nie stoi na środku ławki, ale powoli spływa w kierunku krawędzi, co naturalnie oczyszcza powierzchnię z kurzu i pyłków. (Swoją drogą, najwięcej problemów w listopadzie sprawiły nam nie opady, a mokre liście dębu, które przykleiły się do szkła i zasłoniły czujnik wykrywania urządzenia).
Ładowanie w temperaturach bliskich zeru
Listopad przyniósł przymrozki, co pozwoliło nam sprawdzić ławki w warunkach oblodzenia. Szron na powierzchni szkła jest gorszym izolatorem niż czysta woda. Kiedy temperatura spadła do -2 stopni Celsjusza, zaobserwowaliśmy, że system potrzebuje około 3 minut na lekkie podgrzanie powierzchni cewki podczas pracy, co powoduje samoczynne odszronienie miejsca ładowania. To ciekawy efekt uboczny strat cieplnych układu, który w tym przypadku pomaga użytkownikowi. Przetestowaliśmy to na smartfonach trzech różnych marek i każdy z nich nawiązał połączenie z ładowarką w czasie krótszym niż 5 sekund.
Wydajność naszych akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych (LiFePO4) przy niskich temperaturach jest kluczowa dla działania ławek w Polsce. Nawet gdy słońce świeciło tylko przez 4 godziny dziennie w połowie grudnia, ławka gromadziła wystarczająco dużo energii, by obsłużyć 12 pełnych cykli ładowania telefonu w ciągu nocy. To zasługa czujników zmierzchowych, które odcinają podświetlenie LED, gdy nikt nie siedzi na ławce, oszczędzając prąd na najważniejszą funkcję — zasilanie portów USB i cewek indukcyjnych dla mieszkańców Gdyni.
Bezpieczeństwo użytkownika i urządzenia
Często pada pytanie: czy siadając na mokrej ławce z telefonem w kieszeni, ryzykuję porażenie? Odpowiedź brzmi: absolutnie nie. Napięcie robocze wewnątrz ławki to bezpieczne 12V lub 24V DC, a sama cewka indukcyjna aktywuje się dopiero po wykryciu specyficznego sygnału od urządzenia kompatybilnego ze standardem Qi. Jeśli położysz na ławce mokry pęk kluczy lub metalową puszkę, system wykryje 'obcy obiekt' i nie poda prądu. To zabezpieczenie sprawdzaliśmy 47 razy, używając różnych metalowych przedmiotów, w tym monet i narzędzi stalowych.
Trioartajans stawia na pragmatyczne rozwiązania. Zamiast budować skomplikowane ekrany dotykowe, które psują się od wilgoci, postawiliśmy na prostą sygnalizację diodową pod szkłem. Mała niebieska dioda informuje, że ładowanie trwa. Jeśli dioda miga na czerwono, oznacza to, że telefon leży krzywo lub na drodze fali elektromagnetycznej stoi przeszkoda, na przykład zbyt gruby portfel. To proste podejście sprawia, że nasze obiekty w parkach działają bez serwisu przez wiele miesięcy, co potwierdzają dane z 9 zrealizowanych instalacji w pasie nadmorskim.
Bezpieczeństwo w przestrzeni publicznej to brak napięcia sieciowego w zasięgu ręki — nasze ławki bazują na niskonapięciowych układach 12V.
Konserwacja ławki po sezonie jesiennym
Utrzymanie sprawności ładowania w deszczowe miesiące wymaga minimum uwagi, ale nie jest bezobsługowe. Zalecamy, aby raz na 31 dni przetrzeć powierzchnię szkła zwykłą szmatką z mikrofibry. Zacieki z twardej wody i błoto mogą stworzyć warstwę, która zmusi układ do pracy z wyższą mocą, co niepotrzebnie nagrzewa cewkę. W Trioartajans sprawdziliśmy, że brudna szyba zwiększa czas ładowania o około 7 minut przy próbie naładowania baterii od 20% do 50%. To konkretny argument za regularnym sprzątaniem infrastruktury miejskiej.
W grudniu 2024 przeprowadziliśmy pełny audyt techniczny ławki przy ul. Świętojańskiej 43. Wszystkie połączenia gwintowane były wolne od rdzy, a panele słoneczne pod szkłem nie wykazywały żadnych śladów delaminacji. Nasz zespół, składający się z 5 specjalistów, regularnie odwiedza te punkty, by zbierać dane telemetryczne. Dzięki temu wiemy, że najtrudniejszym czasem dla ładowania indukcyjnego w Polsce jest przełom listopada i grudnia, kiedy wilgotność powietrza utrzymuje się na poziomie 88%, a nasłonecznienie jest najniższe w roku.
Wnioski z testów terenowych
Podsumowując nasze jesienne badania: ładowanie indukcyjne w meblach miejskich Trioartajans jest w pełni gotowe na polskie warunki pogodowe. Deszcz nie jest barierą techniczną, a jedynie drobnym utrudnieniem, z którym nasze układy radzą sobie automatycznie. Kluczem jest szczelność obudowy i wysoka jakość szkła hartowanego, które nie rysuje się od piasku nanoszonego przez wiatr od strony morza. Odnotowaliśmy średni czas ładowania smartfona (zysk 10% baterii) na poziomie 14 minut w deszczu, co jest wynikiem bardzo zbliżonym do ładowarek domowych o mocy 10W.
Planujemy wdrożyć kolejne 7 ławek z tym systemem do końca marca 2025 roku. Każda z nich będzie wyposażona w dodatkowy port USB-C dla osób, które nie posiadają telefonów z ładowaniem bezprzewodowym. Nasza rzeźba, która zasila lampy i ładuje telefony, staje się standardem w nowoczesnym planowaniu parków. Jeśli szukają Państwo konkretnych danych dotyczących wytrzymałości naszych konstrukcji na wandalizm lub ekstremalne mrozy, chętnie udostępnimy pełny raport z naszych pomiarów przeprowadzonych w ostatnich 3 miesiącach.
