Lazer Güç İletimi - Geleceğe Enerji Tedarik Teknolojisi

Elektriğin icadından bu yana ve yaşam uygulamalarının üretimine yaygın bir şekilde itilmesinden bu yana, uzun mesafe iletim kayıplarını mümkün olduğu kadar azaltmak için yüksek verimli bir iletim yönteminin nasıl bulunacağı, enerji sektörünün ilgi odaklarından biridir ve araştırmacılar. Çin'in ultra yüksek gerilim iletim teknolojisi dünyada nispeten lider konumdadır, ancak iletim sürecinde hâlâ %2-7% (mesafeye bağlı olarak) kayıp oranı vardır ki bu, olmaması gereken bir kayıptır. görmezden gelindi.
Enerjinin kablosuz iletimi fikri ilk olarak 100 yıl önce Sırp bilim adamı Nikola Tesla tarafından ortaya atılmıştı ve lazerler, teorik olarak uzun mesafe iletim ihtiyacını karşılayan çok yüksek enerjiyi tek yönde taşıma özelliğine sahip. Tıpkı güneş ışığının bir devre kartını şarj edebilmesi gibi, uzun mesafeli iletim aracı olarak lazer de yalnızca yüksek çıkış gücüne sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda benzersiz avantajlara sahip olan şarj kablolarının kısıtlamaları olmaksızın herhangi bir zamanda ve herhangi bir yerde gerçekleştirilebilir.
1992 yılında ABD'li ABB şirketi, lazer güç kaynağı teknolojisi ile ilgili araştırmalarda, yüksek gerilim hat devresi izlemenin gerçekleştirilmesinde liderliği ele geçirdi ve geleneksel CT alım noktası akım transformatörünün yerini yavaş yavaş aldı. ABD Savunma Bakanlığı ve Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi de, uydu ve insansız hava araçlarının lazer güç kaynağı aracılığıyla daha uzun süre daha fazla görevi yerine getirmesini, yani askeri alanda lazeri başarabileceğini fark etti. ve havacılık alanında benzeri görülmemiş olanaklara sahiptir, bu nedenle bir dizi lazer uydu fonksiyonu ile ilgili teknik araştırmalar bu şekilde gerçekleştirilir.
1997 yılında, Japonya N. Kawashima ve diğerleri, aydaki yanardağ dibi sonda robotuna (ROVER) enerji tedarik deneyine lazer enerjisi aktarımı kullanarak gerçekleştirdiler. Çünkü volkanın içinde güneş ışığı yok, sadece kraterde güneş ışığını alan lazer, Rover'ın enerji kaynağına volkanın dibine iletiliyor. İletim sistemi lazer çıkış gücü 60W, iletim mesafesi 1000m, 10W robot işlemini başarıyla yürütüyor, fotoelektrik dönüşüm verimliliği yaklaşık %20.
2005 yılında NASA Marshall Uzay Uçuş Merkezi ilk kez 500 W gücünde, 940 nm dalga boyunda lazerle mikro araçtan 15 m uzakta 6 W elektrik sağlayarak aracın 15 dakika çalışmasını sağlayacak bir atılım gerçekleştirdi. 2013 yılında ABD Deniz Laboratuvarı, İHA uzaktan güç kaynağından 40 metre uzağa 2kW lazeri başarıyla kullandı.
Eksiksiz bir lazer enerjisi dağıtım sistemi, lazer verici modülü, lazer iletim modülü ve lazerden elektriğe dönüşüm modülü olmak üzere üç modülden oluşur. Bunlar arasında, lazer ve fotovoltaik hücrenin verimliliği, tüm lazer enerji sisteminin çekirdeğini oluşturur; atmosferik zayıflamayı, fotovoltaik dönüşüm zayıflamasını en aza indirmek için elektrik - ışık - elektriğin dönüşümü yoluyla lazer enerjisinin nasıl elde edileceği, bu sistemin anahtar endeksidir. Çin Ulusal Savunma Teknolojisi Üniversitesi, Nanjing Havacılık ve Uzay Bilimleri Üniversitesi, Wuhan Üniversitesi, Shandong Havacılık ve Uzay Elektronik Teknolojisi Enstitüsü ve diğer araştırma enstitüleri de farklı dalga boyları ve mesafeleri elde etmek için galyum arsenit, monokristalin silikon ve diğer fotovoltaik hücrelerle ilgili araştırmalar yürütmüştür. Lazer güç kaynağı.
Son yıllarda Japonya, Rusya ve diğer ülkeler de lazer güç iletimi ile ilgili teknoloji uygulamalarına odaklanıyor.
Rusya, uzayda lazer gücü aktarımının uygulanmasına odaklanıyor. 2021'de, Rusya'nın "enerji" roket uzay şirketi, uzayda enerji iletiminin geleceği için fizibilite testleri sağlamak üzere lazeri kablosuz güç iletimi deneyleri için kullanmayı planlıyor. Kod adı "Pelikan" olan uzay deneyi, uzay araçları arasında güç aktarımı için lazerlerin kullanılmasını ifade ediyor ve deney, Uluslararası Uzay İstasyonu'nun Rusya bölümünün uzun vadeli bilimsel deney programına dahil edildi. Şu anda fotoelektrik dönüştürücülerin verimliliği %60'a ulaştı, dolayısıyla elektriği bir uzay aracından diğerine iletmek için lazerlerin kullanılması çok etkili olacak. Rus bilim insanları, uzay yörüngesindeki uyduları şarj etmek için lazer kablosuz güç aktarım teknolojisinin kullanılması konusunda iyimser.
Japonya ise vizyonunu esas olarak yaşam uygulamalarına yansıtıyor. Tokyo Teknoloji Enstitüsü ve diğer kurumlar, "hafif kablosuz şarj" teknolojisinin sivilleştirilmesinin geliştirilmesine kararlıdır. Lazer, lazer ışınlanmış nesneler yaymak ve daha sonra güç üretim panosu aracılığıyla elektrik enerjisinin kullanımı elektrik enerjisine dönüştürülecek, böylece sadece cep telefonları, ev aletleri konfigürasyonu şarj hattı sorununu kurtarmakla kalmayacak, aynı zamanda yeni enerji araçlarını da çözebilecek. Şarj yığını şarj sorunlarını bulmak için yolda düzenli olarak durmanız gerekir.
Lazer güç aktarım teknolojisinin birçok avantajı vardır ancak çözülmesi gereken bazı sorunları da vardır. Örneğin, artık ultra yüksek gerilim hatlarının güç iletimi için kullanılması, insan vücuduyla teması kolay değildir ve hava yayılımına dayanan ultra yüksek güçlü lazer, bir kez ışınlandığında çeşitli yansımalardan etkilenmesi kolaydır. insan vücudu ciddi tehlikeler getirebilir. Başka bir örnek, lazerin farklı iklim koşullarında istikrarlı ve güvenilir iletim verimliliği sağlamak, zayıflamayı azaltmak, aynı zamanda ekipman alıcılarına olan ihtiyacı doğru bir şekilde iletmesini sağlamak, aynı zamanda izleme ve odaklama teknolojisindeki atılımları nasıl sağlayacağımızdır. Sonuç olarak, lazer güç iletim teknolojisi, enerji tedariki gelişiminin gelecekteki yönünü temsil etmektedir ve geniş bir uygulama alanına sahiptir.