ServicenavigationHauptnavigationTrailKarteikarten


Research unit
SFOE
Project number
SI/501312
Project title
Energieeffizienz und EMF-Immissionen von integrierten Induktionsladestationen

Texts for this project

 GermanFrenchItalianEnglish
Key words
Anzeigen
-
-
-
Short description
Anzeigen
-
-
Anzeigen
Abstract
Anzeigen
Anzeigen
-
Anzeigen
Publications / Results
Anzeigen
-
-
-

Inserted texts


CategoryText
Key words
(German)
Induktions-Ladegeräte, Standby, Effizienz, EMF-Emmissionen
Short description
(German)
Kommerziell erhältliche drahtlose Ladestationen werden hinsichtlich Strahlung und Energieverbrauch vermessen. Die Ladestationen werden sodann experimentell und numerisch charakterisiert (typische Konfigurationen: single coils, arrays; exakt, ungefähr positionierte Geräte) um allgemeine Aussagen hinsichtlich Grenzwertempfehlungen und EMV zu ermöglichen. Die Messungen zum Energieverbrauch werden mit der Situation klassischer kabelgebundener Aufladung verglichen.
Short description
(English)
The project assesses energy efficiency and electromagnetic radiation of wireless charging stations for electronic items by means of empirical measurements and numerical characterisations (different product designs – single coils, arrays; different handling – exact positioning, other). Energy consumption will be compared with conventional charging, EMF emissions will be related to human exposure guidelines.
Abstract
(German)

Für den vorliegenden Bericht wurden drahtlose, induktive Ladestationen für elektronische Kleingeräte auf ihren Energieverbrauch und ihre EMF-Emissionen hin untersucht. Zwei technische Standards existieren, Qi und AirFuel. Der erste ist marktbeherrschend. Drahtloses Aufladen benötigt mehr Energie als vergleichbares kabelgebundenes Laden. Während des aktiven Ladebetriebs liegt die Energieeffizienz von der Steck­dose bis zum Lademodul des Endgerätes im Bereich von 50-60 %, bei kabelgebundenem Laden bei ca. 75 %. Im Stand-by Betrieb konsumieren drahtlose Ladestationen mehr Energie als stecken­gelassene Netzadapter. Besonders hoch ist der Verbrauch, wenn das Endgerät nach erfolgter Aufladung auf der Konsole liegen gelassen wird. Im worst-case wird mehr für den Stand-by Betrieb als für das Aufladen der Batterie benötigt. Bei angenommener 100 %iger Durchdringung der Technologie im Haushaltsbereich beliefe sich der jährliche Strommehrverbrauch von drahtlosem im Vergleich zu konventionellem Laden auf etwa 30 GWh. Das entspricht einem oder einigen wenigen Promille des jährlichen Stromverbrauchs der Schweizer Haushalte. Betreffend EMF-Emissionen wurden Messungen und Simulationen durchgeführt. Die Spitzen- und rms Feldstärken an der Oberfläche des Ladegeräts können im Qi-Standard im Stand-by Betrieb einige 100 μT betragen. Zur gesundheitlichen Beurteilung dieser Magnetfeldexpositionen müssen die Basisgrenzwerte konsultiert werden. Dazu wurden die im Gewebe induzierten Ströme numerisch modelliert. Die Resultate zeigen, dass die Basisgrenzwerte nicht überschritten werden: betreffend Energieabsorption (SAR) liegen sie einen Faktor 1‘000, betreffend elektrischer Feldstärke im Gewebe um einen Faktor 10 darunter. Aus gesundheitlicher Sicht sind die Anlagen deshalb unbedenklich.

Abstract
(English)

This report presents data about energy consumption and electromagnetic emissions of wirless charging systems for electronic devices like mobile phones. Two technical standards for wirless power transfer (WPT) exist: Qi and AirFuel, with Qi as the current market leader. WPT charging consumes more electricity than comparable charging by wire. The energy efficiency of inductive charging amounts to 50-60 % compared to 75 % for conventional charging. Also in stand-by mode WPT systems consume more electricity than cell-phone adapters left plugged in. In a worst-case configuration the 24h stand-by consumption my exceed the energy required to fully charge a battery; a key factor relates to the handling: if the phone is left on the transmitter after charging, the stand-by consumption is substantially higher compared with a configuration where the device is removed. Supposed that all Swiss households use WPT instead of wire, the excess demand for electricity is in the order 30 GWh per year, which is roughly one-tenth or a few thenth of a per cent  of (the current) yearly household electricity consumption. Concerning electromagnetic (EMF) emissions, the report presents measurement and simulation data. The peak and rms field levels on the surface of Qi transmitters in stand-by mode amount to a few 100 μT. To assess potential health impacts, the currents induced in human tissues by such exposure have to be simulated. The relevant basic restrictions are defined in terms of energy absorbion (SAR) and electric field levels. The simulation results showed that the basis restrictions were met safety margins (30 dB for SAR, 20 dB for V/m). From a health point of view, WPT systems for small electronic devices like cell phones are uncritical.

Abstract
(French)

Ce rapport présente des résultats d’une étude sur la consommation d'énergie et les émissions électro­magnétiques des systèmes de charge sans fil pour les appareils électroniques comme les téléphones mobiles. Deux normes techniques existent pour le transfert d’énergie sans fil (WPT): Qi et AirFuel, Qi est le leader actuel du marché. La charge par WPT consomme plus d'électricité que la charge par fil. L'efficacité énergétique de la charge inductive s'élève à 50-60 % contre 75 % pour la charge conventionnelle. En mode veille, les systèmes WPT consomment plus d'électricité que les adaptateurs de té­lé­phone cellulaire branchés. Dans la situation la plus défavorable, la consommation en veille « 24 heures sur 24 » dépasse l'énergie requise pour charger complètement une batterie; La manipulation est donc un facteur clé: si le téléphone est laissé sur l'émetteur après la charge, la consommation en attente est sensiblement plus élevée que si le téléphone est enlevé. Supposé que tous les ménages Suisses utilisent un chargeur WPT à la place  d’un chargeur filaire, la demande excédentaire d'électricité serait de l'ordre de 30 GWh par an, ce qui représente environ un ou quelques pour mille de la con­­som­mation annuelle d'électricité des ménages.  En ce qui concerne les émissions électromagnétiques, le rapport présente des résultats de mesure et de simulation. Les niveaux de valeur de crête et de rms sur la surface des émetteurs Qi en mode veille s'élèvent à plusieurs 100 μT. Pour évaluer les effets potentiels sur la santé, les courants induits dans les tissus humains par une telle exposition sont simulés. Les normes  sont définies en termes d'absorption d'énergie (SAR) et de niveaux de champ électrique. Les résultats montrent que les normes ne sont pas dépassées: en ce qui concerne l'absorption d'énergie (SAR), ils sont un facteur de 1000 inferieur à la norme, relative à l'intensité du champ électrique dans le tissu d'un facteur de 10 inférieur à la norme. Du point de vue de la santé, les systèmes WPT sont donc inoffensifs.

Publications / Results
(German)
Related documents