Transmissió d'energia làser: tecnologia de subministrament d'energia cap al futur

Des de la invenció de l'electricitat i àmpliament impulsada a la producció d'aplicacions de vida, com trobar un mètode de transmissió altament eficient, en la mesura del possible per reduir la pèrdua de transmissió de llarga distància, és un dels focus d'atenció del sector elèctric i investigadors. La tecnologia de transmissió d'ultra alta tensió de la Xina és relativament líder al món, però encara hi ha una taxa de pèrdua del 2%-7% (depenent de la distància) en el procés de transmissió, que és una pèrdua que no hauria de ser. ignorat.
La idea de la transmissió sense fil d'energia va ser proposada per primera vegada pel científic serbi Nikola Tesla fa 100 anys, i els làsers tenen la capacitat de transportar energia molt alta en una sola direcció, la qual cosa teòricament satisfà les necessitats de transmissió a llarga distància. De la mateixa manera que la llum solar pot carregar una placa de circuit, el làser com a mitjà de transmissió a llarga distància no només té una gran potència de sortida, sinó que també es pot dur a terme en qualsevol moment i en qualsevol lloc sense les limitacions dels cables de càrrega, la qual cosa té avantatges incomparables.
El 1992, l'empresa nord-americana ABB va prendre el lideratge en la investigació relacionada amb la tecnologia de subministrament d'energia làser, la realització de la supervisió de circuits de línia d'alta tensió i va substituir gradualment el transformador de corrent de punt de presa de CT tradicional. El Departament de Defensa dels EUA i l'Administració Nacional d'Aeronàutica i Espai també es van adonar que si el satèl·lit i els avions no tripulats a través de la font d'alimentació làser, es pot aconseguir un període de temps més llarg per dur a terme més tasques, és a dir, el làser a l'exèrcit. i l'aeroespacial té possibilitats sense precedents, de manera que una sèrie de satèl·lit làser funcionen de la recerca tècnica rellevant realitzada d'aquesta manera.
El 1997, Japan N. Kawashima i altres van dur a terme l'ús de la transmissió d'energia làser a l'experiment de subministrament d'energia del robot de sonda del fons del volcà lunar (ROVER). Com que no hi ha llum solar dins del volcà, només al cràter per rebre la llum del sol en làser, transmesa al fons del volcà al subministrament d'energia del Rover. La potència de sortida del làser del sistema de transmissió de 60 W, la distància de transmissió de 1000 m, condueix amb èxit el funcionament del robot de 10 W, l'eficiència de conversió fotoelèctrica d'aproximadament el 20%.
El 2005, el Centre de vol espacial Marshall de la NASA va fer un gran avenç, per primera vegada amb una potència de 500 W, una longitud d'ona de làser de 940 nm a 15 m de distància del microvehicle per proporcionar 6 W d'electricitat, de manera que el vehicle va funcionar durant 15 minuts. L'any 2013, el Laboratori Naval dels Estats Units va utilitzar amb èxit un làser de 2 kW a 40 m de distància de la font d'alimentació remota d'UAV.
Un sistema de lliurament d'energia làser complet consta de tres mòduls, és a dir, el mòdul transmissor làser, el mòdul de transmissió làser i el mòdul de conversió làser a electricitat. Entre ells, l'eficiència del làser i la cèl·lula fotovoltaica, és el nucli de tot el sistema d'energia làser, com fer energia làser mitjançant la conversió d'electricitat - llum - electricitat, en la mesura del possible per minimitzar l'atenuació atmosfèrica, l'atenuació de conversió fotovoltaica, és l'índex clau d'aquest sistema. La Universitat Nacional de Tecnologia de Defensa de la Xina, la Universitat d'Aeronàutica i Astronàutica de Nanjing, la Universitat de Wuhan, l'Institut de Tecnologia Electrònica Aeroespacial de Shandong i altres instituts de recerca també han dut a terme investigacions rellevants sobre l'arsenur de gal·li, el silici monocristal·lí i altres cèl·lules fotovoltaiques per aconseguir diferents longituds d'ona i distàncies de la font d'alimentació del làser.
En els darrers anys, el Japó, Rússia i altres països també s'estan centrant en aplicacions tecnològiques relacionades amb la transmissió d'energia làser.
Rússia se centra en l'aplicació de la transmissió de potència làser a l'espai. 2021, la companyia espacial de coets "energia" de Rússia té previst utilitzar el làser per a experiments de transmissió d'energia sense fil, per al futur de la transmissió d'energia a l'espai per oferir proves de viabilitat. L'experiment espacial, amb el nom en codi "Pelican", fa referència a l'ús de làsers per a la transmissió d'energia entre naus espacials, i l'experiment s'ha inclòs en el programa d'experiments científics a llarg termini de la secció russa de l'Estació Espacial Internacional. Actualment, l'eficiència dels convertidors fotoelèctrics ha arribat al 60%, de manera que l'ús de làsers per transmetre electricitat d'una nau espacial a una altra serà molt eficaç. Els científics russos són optimistes sobre l'ús de la tecnologia de transmissió d'energia sense fil làser per carregar satèl·lits a l'òrbita espacial.
El Japó, d'altra banda, està posant la seva visió principalment en les seves aplicacions vitals. L'Institut Tecnològic de Tòquio i altres institucions estan compromesos amb el desenvolupament de la civilització de la tecnologia de "càrrega sense fil lleugera". L'ús d'energia elèctrica per emetre làser, objectes irradiats amb làser i després a través de la placa de generació d'energia es convertirà en energia elèctrica, de manera que no només es pot estalviar telèfons mòbils, problemes de línia de càrrega de configuració d'electrodomèstics, sinó també per resoldre els nous vehicles d'energia. cal aturar-se regularment en el camí per trobar els problemes de càrrega de la pila de càrrega.
La tecnologia de transmissió de potència làser té molts avantatges, però també té alguns problemes per resoldre. Per exemple, ara s'utilitzen per a la transmissió d'energia de línies d'ultra alta tensió no són fàcils de contactar amb el cos humà, i el làser d'ultra-alta potència que es basa en la propagació de l'aire, fàcil de ser afectat per una varietat de reflexos, un cop irradiat a la el cos humà pot comportar un perill greu. Un altre exemple, com garantir que el làser en diferents condicions climàtiques per garantir una eficiència de transmissió estable i fiable, redueixi l'atenuació, mentre que es transmet amb precisió a la necessitat de receptors d'equips, però també pendents de seguiment i enfocament dels avenços tecnològics. En conclusió, la tecnologia de transmissió d'energia làser representa la direcció futura del desenvolupament del subministrament d'energia i té un ampli espai d'aplicació.