Transmisia puterii cu laser - Tehnologia de alimentare cu energie spre viitor

De la inventarea energiei electrice și împins pe scară largă la producția de aplicații de viață, cum să găsiți o metodă de transmisie extrem de eficientă, pe cât posibil pentru a reduce pierderile de transmisie pe distanțe lungi, este unul dintre punctele centrale ale atenției sectorului energetic și cercetători. Tehnologia de transmisie de ultra-înaltă tensiune a Chinei este relativ lider în lume, cu toate acestea, există încă o rată de pierdere de 2%-7% (în funcție de distanță) în procesul de transmisie, ceea ce este o pierdere care nu ar trebui să fie ignorat.
Ideea transmiterii fără fir a energiei a fost propusă pentru prima dată de omul de știință sârb Nikola Tesla în urmă cu 100 de ani, iar laserele au capacitatea de a transporta energie foarte mare într-o singură direcție, ceea ce îndeplinește teoretic nevoile de transmisie pe distanțe lungi. Așa cum lumina soarelui poate încărca o placă de circuit, laserul ca mijloc de transmisie pe distanțe lungi nu numai că are o putere mare de ieșire, dar poate fi efectuat în orice moment și în orice loc, fără constrângerile cablurilor de încărcare, ceea ce are avantaje de neegalat.
În 1992, compania americană ABB a preluat conducerea în cercetarea legată de tehnologia de alimentare cu laser, realizarea monitorizării circuitului de linie de înaltă tensiune și înlocuirea treptat a transformatorului de curent tradițional CT. Departamentul de Apărare al SUA și Administrația Națională pentru Aeronautică și Spațiu au realizat, de asemenea, că dacă satelitul și aeronavele fără pilot prin sursa de alimentare cu laser, puteți realiza o perioadă mai lungă de timp pentru a efectua mai multe sarcini, cu alte cuvinte, laserul în armată și aerospațial are posibilități fără precedent, astfel încât o serie de funcție de satelit laser a cercetării tehnice relevante efectuate în acest fel.
În 1997, Japonia N. Kawashima și alții au efectuat utilizarea transmisiei de energie cu laser către experimentul de alimentare cu energie al robotului cu sonda de fund al vulcanului lunar (ROVER). Deoarece nu există lumină solară în interiorul vulcanului, doar în crater pentru a primi lumina soarelui în laser, transmisă la fundul vulcanului la alimentarea cu energie Rover. Puterea de ieșire laser a sistemului de transmisie de 60 W, distanță de transmisie de 1000 m, conduce cu succes funcționarea robotului de 10 W, eficiență de conversie fotoelectrică de aproximativ 20%.
În 2005, NASA Marshall Space Flight Center a făcut o descoperire, pentru prima dată cu o putere de 500 W, lungime de undă de 940 nm laser la 15 m distanță de micro-vehicul pentru a furniza 6W de energie electrică, astfel încât vehiculul a funcționat timp de 15min. 2013, Laboratorul Naval al SUA a folosit cu succes laser de 2 kW la 40 m distanță de sursa de alimentare de la distanță a UAV.
Un sistem complet de livrare a energiei laser constă din trei module, și anume modulul transmițător laser, modulul de transmisie laser și modulul de conversie laser-electricitate. Printre acestea, eficiența laserului și a celulei fotovoltaice, este nucleul întregului sistem de energie laser, cum se face energie laser prin conversia energiei electrice - lumină - electricitate, pe cât posibil pentru a minimiza atenuarea atmosferică, atenuarea conversiei fotovoltaice, este indexul cheie al acestui sistem. Universitatea Națională de Tehnologie de Apărare din China, Universitatea de Aeronautică și Astronautică Nanjing, Universitatea Wuhan, Institutul de Tehnologie Electronică Aerospațială Shandong și alte institute de cercetare au efectuat, de asemenea, cercetări relevante pentru arseniura de galiu, siliciul monocristalin și alte celule fotovoltaice pentru a obține lungimi de undă și distanțe diferite de sursa de alimentare cu laser.
În ultimii ani, Japonia, Rusia și alte țări se concentrează, de asemenea, pe aplicațiile tehnologice legate de transmisia puterii laser.
Rusia se concentrează pe aplicarea transmisiei puterii laser în spațiu. 2021, compania spațială a rachetei „energie” din Rusia intenționează să folosească laserul pentru experimente de transmisie fără fir de putere, pentru viitorul transmisiei de energie în spațiu pentru a oferi teste de fezabilitate. Experimentul spațial, cu numele de cod „Pelican”, se referă la utilizarea laserelor pentru transmiterea energiei între nave spațiale, iar experimentul a fost inclus în programul de experimente științifice pe termen lung al secțiunii ruse a Stației Spațiale Internaționale. În prezent, eficiența convertoarelor fotoelectrice a ajuns la 60%, astfel încât utilizarea laserelor pentru a transmite electricitate de la o navă spațială la alta va fi foarte eficientă. Oamenii de știință ruși sunt optimiști cu privire la utilizarea tehnologiei laser de transmisie a puterii fără fir pentru încărcarea sateliților pe orbita spațială.
Japonia, pe de altă parte, își pune viziunea în principal asupra aplicațiilor sale de viață. Institutul de Tehnologie din Tokyo și alte instituții se angajează să dezvolte civilizația tehnologiei „încărcare fără fir ușoară”. Utilizarea energiei electrice pentru a emite laser, obiecte iradiate cu laser și apoi prin placa de generare a energiei va fi convertită în energie electrică, astfel încât nu numai să se poată salva telefoane mobile, configurația electrocasnicelor probleme ale liniei de încărcare, dar și pentru a rezolva noile vehicule cu energie. trebuie să vă opriți în mod regulat pe drum pentru a găsi problemele de încărcare a grămezilor de încărcare.
Tehnologia de transmisie a puterii laser are multe avantaje, dar are și unele probleme de rezolvat. De exemplu, acum utilizate pentru transmisia de putere a liniilor de ultra-înaltă tensiune nu sunt ușor de contactat cu corpul uman, iar laserul de ultra-înaltă putere bazându-se pe propagarea aerului, ușor de afectat de o varietate de reflexii, odată iradiat la corpul uman poate aduce un pericol grav. Un alt exemplu, cum să se asigure că laserul în diferite condiții climatice pentru a asigura o eficiență de transmisie stabilă și fiabilă, reduce atenuarea, în timp ce este transmis cu precizie la nevoia de receptori de echipamente, dar, de asemenea, în așteptarea descoperirilor tehnologice de urmărire și focalizare. În concluzie, tehnologia de transmisie a puterii laser reprezintă direcția viitoare de dezvoltare a aprovizionării cu energie și are un spațiu larg de aplicare.