Laservoimansiirto – energiansyöttötekniikka tulevaisuuteen

Sähkön keksinnöstä lähtien ja laajalti elinikäisten sovellusten tuotantoon, yksi energiasektorin huomion kohteena on, miten löytää erittäin tehokas siirtomenetelmä, joka vähentää mahdollisimman pitkälle kaukolähetyksen menetyksiä. tutkijat. Kiinan ultrasuurijännitesiirtotekniikka on suhteellisen johtava maailmassa, mutta siirtoprosessissa on edelleen 2 %-7 % (etäisyydestä riippuen) häviö, jota ei pitäisi huomiotta.
Ajatuksen langattomasta energiansiirrosta esitti ensimmäisen kerran serbialainen tiedemies Nikola Tesla 100 vuotta sitten, ja lasereilla on kyky kuljettaa erittäin suurta energiaa yhteen suuntaan, mikä teoriassa täyttää pitkän matkan siirron tarpeet. Aivan kuten auringonvalo voi ladata piirilevyä, laserilla pitkän matkan lähetyksen välineenä ei ole vain suuri lähtöteho, vaan se voidaan myös suorittaa milloin tahansa ja missä tahansa ilman latauskaapeleiden rajoituksia, millä on vertaansa vailla olevia etuja.
Vuonna 1992 yhdysvaltalainen ABB-yhtiö otti johtoaseman laservirtalähdeteknologiaan liittyvässä tutkimuksessa, suurjännitelinjapiirien valvonnan toteuttamisessa ja korvasi vähitellen perinteisen CT-ottopistevirtamuuntajan. Yhdysvaltain puolustusministeriö ja kansallinen ilmailu- ja avaruushallinto tajusi myös, että jos satelliitti ja miehittämättömät ilma-alukset laservirtalähteen kautta, voit saavuttaa pidemmän ajan suorittamaan enemmän tehtäviä, toisin sanoen laserin armeijassa. ja ilmailu on ennennäkemättömiä mahdollisuuksia, joten useita lasersatelliittitoimintoja asiaankuuluvan teknisen tutkimuksen tällä tavalla.
Vuonna 1997 Japani N. Kawashima ja muut suorittivat laserenergian siirtoa Kuun tulivuoren pohjaluotaimen robotin (ROVER) energiansyöttökokeeseen. Koska tulivuoren sisällä ei ole auringonvaloa, vain kraatteri vastaanottaa auringonvaloa laseriin, joka välitetään tulivuoren pohjalle Roverin energiahuoltoon. Lähetysjärjestelmän laserlähtöteho 60W, lähetysetäisyys 1000m, ajaa onnistuneesti 10W robotin toimintaa, valosähköinen muunnostehokkuus noin 20%.
Vuonna 2005 NASA Marshallin avaruuslentokeskus teki läpimurron ensimmäistä kertaa teholla 500 W, aallonpituudella 940 nm laserilla 15 metrin päässä mikroajoneuvosta ja tuottaa 6 W sähköä, joten ajoneuvo toimi 15 minuuttia. Vuonna 2013 Yhdysvaltain laivaston laboratorio käytti menestyksekkäästi 2 kW:n laseria 40 metrin etäisyydelle UAV-etävirtalähteestä.
Täydellinen laserenergian jakelujärjestelmä koostuu kolmesta moduulista, nimittäin laserlähetinmoduulista, laserlähetysmoduulista ja laser-sähkömuunnosmoduulista. Niistä laserin ja aurinkokennojen tehokkuus on koko laserenergiajärjestelmän ydin, kuinka tehdä laserenergiaa muuntamalla sähköä - valoa - sähköä, niin pitkälle kuin mahdollista minimoida ilmakehän vaimennus, aurinkosähkömuunnosvaimennus, on tämän järjestelmän avainindeksi. Kiinan kansallinen puolustusteknologiayliopisto, Nanjingin ilmailu- ja astronautiikkayliopisto, Wuhanin yliopisto, Shandongin ilmailuelektroniikkateknologian instituutti ja muut tutkimuslaitokset ovat myös tehneet asiaankuuluvaa tutkimusta galliumarsenidista, yksikiteisestä piistä ja muista aurinkokennoista eri aallonpituuksien ja -etäisyyksien saavuttamiseksi. laservirtalähde.
Viime vuosina Japani, Venäjä ja muut maat ovat myös keskittyneet laservoimansiirtoon liittyviin teknologiasovelluksiin.
Venäjä keskittyy laservoimansiirron soveltamiseen avaruudessa. 2021, Venäjän "energia" raketti avaruusyhtiö aikoo käyttää laseria langattoman voimansiirron kokeita, tulevaisuuden energiansiirron avaruudessa tarjota toteutettavuustestausta. Avaruuskoe, koodinimeltään "Pelican", viittaa lasereiden käyttöön avaruusalusten välisessä voimansiirrossa, ja kokeilu on sisällytetty kansainvälisen avaruusaseman venäläisen osan pitkäaikaiseen tieteelliseen kokeiluohjelmaan. Tällä hetkellä valosähköisten muuntimien hyötysuhde on saavuttanut 60 %, joten lasereiden käyttö sähkön siirtämiseen yhdestä avaruusaluksesta toiseen on erittäin tehokasta. Venäläiset tutkijat suhtautuvat optimistisesti langattoman laservoimansiirtotekniikan käyttöön satelliittien lataamiseen avaruusradalla.
Japani puolestaan ​​kohdistaa näkemyksensä pääasiassa elämän sovelluksiinsa. Tokyo Institute of Technology ja muut laitokset ovat sitoutuneet kehittämään sivilisaatiota "kevyt langaton lataus"-tekniikkaa. Sähköenergian käyttö laserin, laserilla säteilytettyjen esineiden lähettämiseen ja sitten sähköntuotantolevyn kautta muunnetaan sähköenergiaksi, jotta voidaan säästää matkapuhelimia, kodinkoneiden kokoonpanon latauslinjan ongelmia, mutta myös ratkaista uusia energiaajoneuvoja. sinun on pysähdyttävä säännöllisesti matkalla löytääksesi latauspakan latausongelmia.
Laservoimansiirtotekniikalla on monia etuja, mutta siinä on myös joitain ongelmia, jotka on ratkaistava. Esimerkiksi nyt voimansiirtoon käytettyjä ultrasuurijännitelinjoja ei ole helppo joutua kosketuksiin ihmiskehon kanssa, ja ultrasuuritehoinen laser, joka perustuu ilman etenemiseen, johon on helppo vaikuttaa erilaisilla heijastuksilla, kun ne on säteilytetty ihmiskeho voi aiheuttaa vakavan vaaran. Toinen esimerkki, miten varmistetaan, että laser eri ilmasto-olosuhteissa varmistaa vakaan ja luotettavan lähetyksen tehokkuutta, vähentää vaimennusta, kun taas tarkasti lähetetty tarve laitteiden vastaanottimet, mutta myös vireillä seuranta-ja keskittyä teknologian läpimurtoja. Yhteenvetona voidaan todeta, että laservoimansiirtotekniikka edustaa energiahuollon kehittämisen tulevaisuuden suuntaa ja sillä on laaja sovellusalue.