Лазерно предаване на енергия - Технология за доставка на енергия към бъдещето

От изобретяването на електричеството и широкото насочване към производството на жизнени приложения, как да се намери високоефективен метод за предаване, доколкото е възможно да се намалят загубите при предаване на дълги разстояния, е един от фокусите на вниманието на енергийния сектор и изследователи. Китайската технология за предаване на свръхвисоко напрежение е относително водеща в света, но все още има процент на загуба от 2%-7% (в зависимост от разстоянието) в процеса на предаване, което е загуба, която не трябва да се игнориран.
Идеята за безжично предаване на енергия е предложена за първи път от сръбския учен Никола Тесла преди 100 години, а лазерите имат способността да пренасят много висока енергия в една посока, което теоретично отговаря на нуждите от предаване на дълги разстояния. Точно както слънчевата светлина може да зареди платка, лазерът като средство за предаване на дълги разстояния има не само висока изходна мощност, но също така може да се извършва по всяко време и на всяко място без ограниченията на кабелите за зареждане, което има несравними предимства.
През 1992 г. американската компания ABB пое водеща роля в изследванията, свързани с технологиите за лазерно захранване, реализацията на мониторинг на високоволтови вериги и постепенно замени традиционния токов трансформатор на CT. Министерството на отбраната на САЩ и Националната аеронавтика и космическа администрация също осъзнаха, че ако сателитът и безпилотният самолет чрез лазерно захранване, можете да постигнете по-дълъг период от време за извършване на повече задачи, с други думи, лазерът във военните и космическото пространство има безпрецедентни възможности, така че редица лазерни сателитни функции на съответните технически изследвания, извършени по този начин.
През 1997 г. Япония Н. Кавашима и други извършиха използването на лазерно предаване на енергия към експеримента за енергийно снабдяване на робота за дънна сонда на лунен вулкан (ROVER). Тъй като няма слънчева светлина вътре във вулкана, само в кратера, за да получи слънчева светлина в лазер, предаван на дъното на вулкана към Rover захранване с енергия. Лазерната изходна мощност на предавателната система от 60 W, разстояние на предаване от 1000 m, успешно управлява 10 W робот, ефективност на фотоелектрическо преобразуване от около 20%.
През 2005 г. NASA Marshall Space Flight Center направи пробив за първи път с мощност от 500 W, дължина на вълната от 940 nm лазер на 15 m от микроавтомобила, за да осигури 6 W електричество, така че превозното средство да работи за 15 минути. През 2013 г. Военноморската лаборатория на САЩ успешно използва 2kW лазер на 40 метра от дистанционното захранване на UAV.
Цялостната лазерна система за доставяне на енергия се състои от три модула, а именно лазерен предавателен модул, лазерен предавателен модул и модул за преобразуване на лазер в електричество. Сред тях ефективността на лазерната и фотоволтаичната клетка е ядрото на цялата лазерна енергийна система, как да се направи лазерна енергия чрез преобразуване на електричество - светлина - електричество, доколкото е възможно да се минимизира атмосферното затихване, затихването на фотоволтаичното преобразуване, е ключовият индекс на тази система. Китайският национален университет по отбранителни технологии, Нанкинският университет по аеронавтика и астронавтика, Уханският университет, Шандонгският институт по аерокосмическа електронна технология и други изследователски институти също са извършили съответните изследвания на галиев арсенид, монокристален силиций и други фотоволтаични клетки за постигане на различни дължини на вълните и разстояния на лазерното захранване.
През последните години Япония, Русия и други страни също се фокусират върху технологични приложения, свързани с лазерно предаване на енергия.
Русия се фокусира върху прилагането на лазерно предаване на енергия в космоса. 2021 г., руската "енергийна" ракетно-космическа компания планира да използва лазера за експерименти за безжично предаване на енергия, за бъдещето на предаването на енергия в космоса, за да осигури тестване за осъществимост. Космическият експеримент с кодово име "Пеликан" се отнася до използването на лазери за предаване на енергия между космически кораби и експериментът е включен в дългосрочната програма за научни експерименти на руската секция на Международната космическа станция. В момента ефективността на фотоелектрическите преобразуватели е достигнала 60%, така че използването на лазери за предаване на електричество от един космически кораб на друг ще бъде много ефективно. Руски учени са оптимисти относно използването на лазерна технология за безжично предаване на енергия за зареждане на спътници в космическа орбита.
Япония, от друга страна, хвърля визията си главно върху своите житейски приложения. Токийският технологичен институт и други институции се ангажират с развитието на цивилизиране на технологията за „леко безжично зареждане“. Използването на електрическа енергия за излъчване на лазер, лазерно облъчени обекти и след това чрез платката за генериране на електроенергия ще бъде преобразувано в електрическа енергия, така че не само да може да спести клетъчни телефони, проблеми с линията за зареждане на конфигурацията на домакинските уреди, но и да реши новите енергийни превозни средства трябва редовно да спирате по пътя, за да намерите проблеми със зареждането на купчината за зареждане.
Технологията за лазерно предаване на енергия има много предимства, но има и някои проблеми за разрешаване. Например, сега използваните за предаване на енергия линии с ултрависоко напрежение не са лесни за контакт с човешкото тяло, а ултрамощните лазери, разчитащи на разпространение във въздуха, лесно се повлияват от различни отражения, след като бъдат облъчени до човешкото тяло може да представлява сериозна опасност. Друг пример, как да се гарантира, че лазерът в различни климатични условия, за да се осигури стабилна и надеждна ефективност на предаване, намаляване на затихването, като същевременно се предава точно на необходимостта от приемници на оборудване, но също така и в очакване на технологични пробиви за проследяване и фокусиране. В заключение, лазерната технология за предаване на енергия представлява бъдещата посока на развитие на енергийните доставки и има широко приложение.