Laserski prijenos snage - tehnologija opskrbe energijom u budućnost

Budući da je izum električne energije i naširoko gurnut u proizvodnju životnih aplikacija, kako pronaći visoko efikasnu metodu prijenosa, što je više moguće kako bi se smanjio gubitak prijenosa na velike udaljenosti, jedan je od fokusa pažnje energetskog sektora i istraživači. Kineska tehnologija prijenosa ultravisokog napona relativno je vodeća u svijetu, međutim, još uvijek postoji stopa gubitka od 2%-7% (u zavisnosti od udaljenosti) u procesu prijenosa, što je gubitak koji ne bi trebao biti ignorisano.
Ideju o bežičnom prenosu energije prvi je predložio srpski naučnik Nikola Tesla pre 100 godina, a laseri imaju sposobnost da prenose veoma veliku energiju u jednom pravcu, što teoretski zadovoljava potrebe prenosa na velike udaljenosti. Baš kao što sunčeva svjetlost može napuniti ploču, laser kao sredstvo prijenosa na velike udaljenosti ne samo da ima veliku izlaznu snagu, već se može izvoditi u bilo koje vrijeme i na bilo kojem mjestu bez ograničenja kablova za punjenje, što ima neuporedive prednosti.
Godine 1992. američka kompanija ABB preuzela je vodeću ulogu u istraživanju vezanom za tehnologiju laserskog napajanja, realizaciji nadzora visokonaponskih linijskih krugova i postupno zamijenila tradicionalni CT transformator struje. Ministarstvo obrane SAD i Nacionalna uprava za aeronautiku i svemir također su shvatili da ako satelit i bespilotnu letjelicu putem laserskog napajanja, možete postići duži vremenski period za obavljanje više zadataka, drugim riječima, laser u vojsci i vazduhoplovstvo ima neviđene mogućnosti, pa je niz laserskih satelita u funkciji relevantnih tehničkih istraživanja koja se sprovode na ovaj način.
Godine 1997. Japan N. Kawashima i drugi izveli su korištenje laserskog prijenosa energije u eksperiment opskrbe energijom robota na dnu lunarnog vulkana (ROVER). Zato što unutar vulkana nema sunčeve svjetlosti, već samo u krateru za primanje sunčeve svjetlosti u laser, koja se prenosi na dno vulkana do izvora energije Rovera. Laserski sistem prijenosa izlazne snage 60W, udaljenost prijenosa 1000m, uspješno pogon robota od 10W, efikasnost fotoelektrične konverzije od oko 20%.
Godine 2005. NASA Marshall Space Flight Center napravio je iskorak, po prvi put sa snagom od 500 W, talasnom dužinom lasera od 940nm udaljenom 15m od mikro-vozila da bi obezbijedio 6W električne energije, tako da je vozilo radilo 15min. 2013, američka mornarička laboratorija uspješno je koristila laser od 2kW na udaljenosti od 40m od daljinskog napajanja UAV-a.
Kompletan sistem za isporuku laserske energije sastoji se od tri modula, odnosno modula laserskog predajnika, modula laserskog prijenosa i modula za konverziju lasera u električnu energiju. Među njima, efikasnost laserske i fotonaponske ćelije, je srž čitavog laserskog energetskog sistema, kako napraviti lasersku energiju kroz konverziju električna energija - svjetlost - električna energija, koliko god je to moguće minimizirati atmosfersko slabljenje, fotonaponsku konverziju slabljenja, je ključni indeks ovog sistema. Kineski Nacionalni univerzitet za odbrambenu tehnologiju, Univerzitet za aeronautiku i astronautiku Nanjing, Univerzitet Wuhan, Institut za tehnologiju svemirske elektronike Shandong i drugi istraživački instituti također su sproveli relevantna istraživanja galij arsenida, monokristalnog silicijuma i drugih fotonaponskih ćelija kako bi se postigle različite valne dužine i udaljenosti napajanje lasera.
Poslednjih godina, Japan, Rusija i druge zemlje se takođe fokusiraju na tehnološke primene laserskog prenosa energije.
Rusija se fokusira na primjenu laserskog prijenosa energije u svemiru. 2021, ruska "energetska" raketna svemirska kompanija planira koristiti laser za eksperimente bežičnog prijenosa energije, za budućnost prijenosa energije u svemiru kako bi omogućila testiranje izvodljivosti. Svemirski eksperiment, kodnog naziva "Pelikan", odnosi se na korištenje lasera za prijenos snage između svemirskih letjelica, a eksperiment je uključen u dugoročni program naučnih eksperimenata ruske sekcije Međunarodne svemirske stanice. Trenutno je efikasnost fotoelektričnih pretvarača dostigla 60%, tako da će upotreba lasera za prijenos električne energije s jedne svemirske letjelice na drugu biti vrlo efikasna. Ruski naučnici su optimistični u pogledu upotrebe laserske tehnologije bežičnog prijenosa energije za punjenje satelita u svemirskoj orbiti.
Japan, s druge strane, svoju viziju uglavnom baca na svoje životne primjene. Tokijski institut za tehnologiju i druge institucije posvećene su razvoju civilizacije tehnologije "lakog bežičnog punjenja". Korištenje električne energije za emitiranje lasera, laserski ozračenih objekata, a zatim kroz ploču za proizvodnju energije će se pretvoriti u električnu energiju, tako da ne samo da može spasiti mobitele, probleme konfiguracije kućnih aparata s linijom za punjenje, već i riješiti nova energetska vozila Morate se redovno zaustavljati na putu kako biste pronašli probleme s punjenjem punjenja.
Tehnologija laserskog prijenosa energije ima mnoge prednosti, ali i neke probleme koje treba riješiti. Na primjer, koji se sada koriste za prijenos energije ultravisokonaponskih vodova nije lako doći u kontakt s ljudskim tijelom, a laser ultra velike snage koji se oslanja na širenje zraka, lako podliježe raznim refleksijama, jednom kada se ozrači do ljudsko tijelo može donijeti ozbiljnu opasnost. Još jedan primjer, kako osigurati da laser u različitim klimatskim uvjetima osigurava stabilnu i pouzdanu efikasnost prijenosa, smanjuje slabljenje, dok se precizno prenosi na potrebu za opremom prijemnika, ali i čeka napredak u tehnologiji praćenja i fokusiranja. Zaključno, tehnologija laserskog prijenosa energije predstavlja budući pravac razvoja opskrbe energijom i ima širok prostor primjene.