Laserski prijenos energije - Tehnologija opskrbe energijom u budućnost

Od izuma električne energije i širokog guranja u proizvodnju životnih aplikacija, kako pronaći visoko učinkovitu prijenosnu metodu, što je više moguće za smanjenje gubitka prijenosa na velike udaljenosti, jedan je od fokusa pozornosti energetskog sektora i istraživači. Kineska tehnologija ultravisokog napona prijenosa je relativno vodeća u svijetu, međutim, još uvijek postoji stopa gubitka od 2%-7% (ovisno o udaljenosti) u procesu prijenosa, što je gubitak koji ne bi trebao biti ignorirani.
Ideju o bežičnom prijenosu energije prvi je predložio srpski znanstvenik Nikola Tesla prije 100 godina, a laseri imaju sposobnost prijenosa vrlo visoke energije u jednom smjeru, što teoretski zadovoljava potrebe prijenosa na velike udaljenosti. Baš kao što sunčeva svjetlost može napuniti tiskanu ploču, laser kao sredstvo prijenosa na velike udaljenosti ne samo da ima veliku izlaznu snagu, već se također može izvesti u bilo koje vrijeme i na bilo kojem mjestu bez ograničenja kabela za punjenje, što ima neusporedive prednosti.
Godine 1992. američka tvrtka ABB preuzela je vodstvo u istraživanju vezanom uz tehnologiju laserskog napajanja, realizaciji visokonaponskog nadzora strujnog kruga i postupnoj zamjeni tradicionalnog CT strujnog transformatora. Ministarstvo obrane SAD-a i Nacionalna uprava za zrakoplovstvo i svemir također su shvatili da ako satelit i bespilotne letjelice putem laserskog napajanja, možete postići dulje vremensko razdoblje za obavljanje više zadataka, drugim riječima, laser u vojsci i zrakoplovstvo ima neviđene mogućnosti, tako da brojna laserska satelitska funkcija relevantnih tehničkih istraživanja koja se provode na ovaj način.
Godine 1997., Japan N. Kawashima i drugi izveli su korištenje laserskog prijenosa energije na eksperiment opskrbe energijom robota sonde lunarnog vulkana na dnu (ROVER). Budući da nema sunčeve svjetlosti unutar vulkana, samo u krateru za primanje sunčeve svjetlosti u laser, koji se prenosi na dno vulkana do opskrbe energijom Rovera. Prijenosni sustav laserske izlazne snage od 60 W, udaljenost prijenosa od 1000 m, uspješno pokreće rad robota od 10 W, učinkovitost fotoelektrične pretvorbe od oko 20%.
Godine 2005. NASA Marshall Space Flight Center napravio je pomak, po prvi put sa snagom od 500 W, valnom duljinom od 940 nm laserom udaljenim 15 m od mikro-vozila kako bi osigurao 6 W električne energije, tako da je vozilo radilo 15 minuta. 2013., Američki pomorski laboratorij uspješno je upotrijebio laser od 2 kW na udaljenosti od 40 m od daljinskog napajanja UAV-a.
Potpuni sustav za isporuku laserske energije sastoji se od tri modula, naime modula laserskog odašiljača, modula laserskog prijenosa i modula za pretvorbu lasera u električnu energiju. Među njima, učinkovitost lasera i fotonaponskih ćelija je srž cijelog laserskog energetskog sustava, kako napraviti lasersku energiju pretvorbom električne energije - svjetlosti - elektriciteta, što je više moguće kako bi se smanjilo atmosfersko prigušenje, prigušenje fotonaponske pretvorbe, je ključni indeks ovog sustava. Kinesko nacionalno sveučilište za obrambenu tehnologiju, Sveučilište za aeronautiku i astronautiku Nanjing, Sveučilište Wuhan, Shandong institut za tehnologiju zrakoplovne elektronike i drugi istraživački instituti također su proveli relevantna istraživanja galijevog arsenida, monokristalnog silicija i drugih fotonaponskih ćelija kako bi se postigle različite valne duljine i udaljenosti od lasersko napajanje.
Posljednjih godina Japan, Rusija i druge zemlje također se usredotočuju na tehnološke primjene vezane uz laserski prijenos energije.
Rusija se fokusira na primjenu laserskog prijenosa energije u svemiru. 2021., ruska "energijska" raketna svemirska tvrtka planira koristiti laser za eksperimente bežičnog prijenosa energije, za budućnost prijenosa energije u svemiru kako bi se omogućilo testiranje izvedivosti. Svemirski eksperiment kodnog naziva "Pelican" odnosi se na korištenje lasera za prijenos energije između svemirskih letjelica, a eksperiment je uvršten u dugoročni program znanstvenih pokusa ruskog odjela Međunarodne svemirske postaje. Trenutno je učinkovitost fotoelektričnih pretvarača dosegla 60%, tako da će korištenje lasera za prijenos električne energije s jedne svemirske letjelice na drugu biti vrlo učinkovito. Ruski znanstvenici optimistični su u pogledu korištenja tehnologije laserskog bežičnog prijenosa energije za punjenje satelita u svemirskoj orbiti.
Japan, s druge strane, uglavnom baca svoju viziju na svoje životne primjene. Tokyo Institute of Technology i druge institucije predane su razvoju civiliziranja tehnologije "svjetlosnog bežičnog punjenja". Korištenje električne energije za emitiranje lasera, laserom ozračenih objekata, a zatim kroz ploču za proizvodnju električne energije pretvorit će se u električnu energiju, tako da ne samo da mogu spasiti mobitele, konfiguraciju kućanskih aparata s linijom za punjenje, već i za rješavanje novih energetskih vozila morate se redovito zaustavljati na putu kako biste pronašli probleme s punjenjem gomile za punjenje.
Tehnologija prijenosa laserske energije ima mnoge prednosti, ali ima i neke probleme koje treba riješiti. Na primjer, vodovi ultravisokog napona koji se sada koriste za prijenos energije nije lako doći u kontakt s ljudskim tijelom, a laseri ultravisoke snage koji se oslanjaju na širenje zraka, lako podliježu raznim refleksijama, nakon što se ozrače do ljudsko tijelo može predstavljati ozbiljnu opasnost. Još jedan primjer, kako osigurati da laser u različitim klimatskim uvjetima kako bi se osigurala stabilna i pouzdana učinkovitost prijenosa, smanjiti prigušenje, dok se točno prenosi na potrebu za prijemnicima opreme, ali i na čekanju za praćenje i fokusiranje tehnoloških otkrića. Zaključno, tehnologija laserskog prijenosa energije predstavlja budući smjer razvoja opskrbe energijom i ima širok prostor primjene.