7 mai 1996

Teadus notebook' i aku laadimisest

Iga kantav aparaat koosneb kahest osast, millest üks on alati patarei või aku. See, kui kaua aku kestab, paneb paika, kui kaua me aparaadiga töötada saame. Aku kestvus sõltub aga ühelt poolt tema energiamahutavusest ja teiselt poolt sellest, kui osav on akust sõltuv aparaat oma voolutarbimise reguleerimisel.

Rääkides protsessoritest, armastatakse mainida More'i seadust, mis ennustab protsessori rehkendusvõimsuse kahekordistumist iga 18 kuuga. Seni on see nii läinud, ja arvatavasti jätkub ka tulevikus.

Hoopis kurvem on aga lugu akudega -- paarikümmend protsenti energiamahutavuse kasvu mõne aasta kohta peetakse igati suurt pidutsemist väärivaks tulemuseks. Järelikult peab arvutite areng tagama lisaks rehkendusvõimsuse kasvule ka voolutarbimise languse. Eriti madala toitepingega protsessorid, mis lisaks oskavad ennast osade kaupa välja lülitada, on kindlasti üks samm pikema tööaja suunas, samas tahab aga kasutaja ka suuremat kõvaketast ja ekraani, CD-ROMi ja helikaarti...

Sedapuhku aga siiski vaid akudest. Täna on kasutusel kolme liiki akusid -- nikkel-kaadmium (Nicad), nikkel-metallhüdriid (NiMH) ja liitium-ioon (Li-ion). Alljärgnev kehtib muide näiteks ka mobiiltelefonide puhul, sest ka need käivad akude pealt, ja nende suurus on äärmiselt otseses seoses kahe tunni kõneaja tagamiseks vajaliku aku suurusega.

Nicad-akud on odavad ja rasked ning kannatavad ühe olulise puuduse all. Nimelt esineb nende puhul nähtus mida nimetatakse mäluefektiks ja mis äärmiselt lihtsustatuna tähendab seda, et kui aku laadimist alustatakse olukorrast, kus aku on ainult pooltühi, siis kasutamisel arvab aku edaspidi selle punktini jõudes, et ta ongi juba tühi, ja aku arvamus maksab teadupoolest märksa enam teie arvamusest. Nicad-aku laadimine igal ettejuhtuval võimalusel mõjub kasutusajale äärmiselt destruktiivselt. Mäluefekti põhiline puudus on seotud inimesega, sest meile ei meeldi kaasas vedada tagavaraakusid, ühe aku kasutamine tähendaks aga selle igakordset tühjakslaadimist enne uut laadimist.

Õige voolukasutuse korral oleksid Nicad-akud teistest pikaealisemad, see aga tähendaks praktikas aku juurde kuuluvat mikoprotsessorit, mis tegeleks aku elu-olu korraldamisega ja otsustaks, kumba pidi parajasti on vaja laadida.

NiMH kannatab mäluefekti all märksa vähem kui Nicad, talletab samas ruumalas 25--30% enam energiat, aga selle hea kompenseerimiseks loomulikult maksab 25--35% rohkem. See aga ei tähenda, et NiMH võiks pista suvalisse laadijasse ja kunagi hiljem vajaduse tekkimisel arvutisse -- ta vajab Nicad-akudega võrreldes hoopis enam hoolt, et saada korralikult laetud.

Vastukaaluks väiksemale mäluefektile ei meeldi mõne uuringu kohaselt NiMH-akudele täiesti tühjaks laadimine. Ka on nende eluiga poole lühem -- 500 laadimist 1000 vastu -- kui Nicad-akudel ja isetühjenemine kaks korda suurem (Nicad kaotab esimese ööpäeva jooksul 10% ja iga järgneva kuuga 10%).

Liitium-ioon on hetkel akutehnoloogia tipp, tagades muuhulgas sama ruumala korral kaks korda suurema energiamahutavuse. Li-ion aku võib rahulikult pikaks ajaks laadima jätta, samuti ei kannata ta mäluefekti all ja on teistega võrreldes märksa vähemtoksiline. Loomulikult tähendab see kõik kõrgemat hinda ja kahjuks hetkel ka seda, et neid ei suudeta veel piisavalt palju toota, et kõik tootjad saaksid Li-ion aku peale üle minna.

Näiteks on Toshiba võtnud põhimõtteks kasutada ainult Li-ion akusid, samas kui Compaq püsib konservatiivsematel NiMH-akudel, IBM aga kasutab kõiki kolme tehnoloogiat, valides neid vastavalt sihtturule.

Kaks uut akutehnoloogiat on arvatavasti paari-kolme aasta kaugusel, nimelt liitium-polümeer- ja tsink-õhk-akud, andes loodetavasti jälle 50% enam mahutavust.

Seni tuleb meil aga olemasolevat energiamahtu paremini ära kasutada, hoides protsessorit külmemana ilma radiaatoreid-ventilaatoreid lisamata, ning tegeleda enam teadusega akude laadimisest. Intel ja Duracell soovitavad nn tarka patareid, mille arvutis asuv mikrokontroller ära tunneks ja vastavalt sellele laadimisviisi valiks, suured notebook-arvutite tootjad investeerivad kindlasti ohtralt raha voolutarbimise vähendamiseks ja akude laadimise parandamiseks, Nokia GSM-telefon aga kasutavat enamikku oma mitmekümne-MIPSisest rehkendusvõimsusest kõnedevahelisel ajal nimelt selleks, et leida parim akukasutusstrateegia.

Hetkel kuum