Беспроводная передача электроэнергии достигла нового рубежа: Самое длинное расстояние на сегодняшний день
Передача электричества без проводов была мечтой человечества, особенно после того, как Никола Тесла посвятил свои последние дни работе над достижением этой цели. С тех пор компании также начали искать технологии, позволяющие реализовать эту возможность.
Военные США Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA) достигло важного результата, который делает его самым передовым в этих исследованиях. С помощью лазерной технологии агентство успешно передало 800 Вт на расстояние 8,6 км в течение 30 секунд, что эквивалентно количеству энергии, необходимому для питания микроволновой печи или небольшого холодильника. Благодаря этому достижению программа DARPA Persistent Optical Wireless Energy Relay (POWER) установила рекорд по максимальному расстоянию беспроводной передачи энергии на сегодняшний день.
В системе использовался точно сфокусированный инфракрасный лазерный луч который направлялся на компактный наземный приемник. Приемник использовал параболическое зеркало для фокусировки входящего лазерного света на набор фотоэлектрических элементов (ФЭ), которые преобразовывали лазерную энергию в электричество. Эта конструкция была выбрана за ее простоту, быструю технологичность (изготовлена менее чем за три месяца) и способность поддерживать выравнивание луча на больших расстояниях с минимальной дисперсией или атмосферным рассеянием.
Система использует адаптивную оптику и механизмы управления лучом для стабилизации лазера на больших расстояниях и компенсации атмосферной турбулентности, чтобы обеспечить успешный сбор энергии. Фотоэлектрические элементы были оптимизированы для конкретной длины волны лазера, что позволило добиться эффективность преобразования приблизительно 20%что относительно высоко, учитывая расстояние передачи и ограничения по безопасности лазера. Несмотря на большое расстояние, луч сохранил достаточную когерентность и плотность мощности, чтобы передать более 1 мегаджоуля энергии всего за 30 секунд.
Агентство достигло некоторых успехов в этом направлении, например, в конце 2024 года оно передало 230 ватт на 1,7 километра в течение 20 секунд, а также провело испытания на расстоянии 3,7 километра.
Однако другие компании достигли и других рубежей. Компания PowerLight Technologies продемонстрировала инфракрасную передачу 400 Вт на расстояние более 1 километра, при этом передавая энергию в течение более 12 часов. Аналогичным образом, компания Emrod из Новой Зеландии передала около 2 киловатт на расстояние в несколько сотен метров, но достигла эффективности около 97%, используя микроволновую технологию.
Что будет дальше?
Эта демонстрация была частью Фазы 1 проекта POWER, состоящей из трех этапов. Сейчас агентство работает над совершенствованием направления луча, улучшением коррекции волнового фронта и снижением потерь при преобразовании.
На будущих этапах программа нацелена на масштабирование системы, чтобы обеспечить до 10 киловатт оптического электричества, преодолевая расстояния до 200 километров. Это эквивалент энергии для питания небольшого или среднего центра обработки данных, состоящего примерно из 500 серверов, которые могут потреблять от 150 до 250 киловатт.
