США установили новый рекорд в беспроводной передаче энергии на расстояние почти 10 км

Ранее рекорд составлял 230 Вт в течение 25 секунд на дистанции 1,7 км и неизвестное количество ватт на дистанции 3,7 км.

По словам руководителя группы POWER Пола Джаффе, расчётная эффективность приёмника составляет около 20 процентов. В других исследованиях некоторые промышленные лазеры показали эффективность более 50 процентов. Можно добиться более высокой эффективности приёмника, особенно при использовании фотоэлектрических элементов, оптимизированных для определённых длин волн, производство которых обычно требует больших затрат и времени.

По словам Джаффе, в данном случае это было не так. Команда использовала готовые к использованию коммерческие солнечные батареи, помещённые в приёмник. Принимая лазерный луч, приёмник отражает инфракрасное излучение от конического зеркала на фотоэлектрические элементы, которые, в свою очередь, преобразуют этот луч в пригодное для использования электричество. По словам Джаффе, на этом этапе целью была не эффективность, а скорость. «Ряд конструктивных решений был принят в интересах быстрого, а не эффективного создания устройства», — говорит он.

Под «быстро» они подразумевают трёхмесячный срок между планированием и реализацией, говорит Раймонд Хохайзель, основатель компании Teravec Technologies, разработавшей приёмник. «Прорывом стало доказательство того, что эта технология может быть доступной», — говорит он.

Многие проекты по передаче энергии на большие расстояния основаны на использовании радиочастот (или микроволновых частот), что означает использование больших передатчиков для увеличения дальности передачи. Для такой передачи энергии необходим процесс, называемый формированием луча.

Пол Митчесон, профессор в области преобразования электрической энергии в исследовательской группе по контролю и энергетике Имперского колледжа Лондона, описывает это так: в вещании телевидении или радио цель состоит в том, чтобы распространить сигнал как можно шире, чтобы как можно больше людей могли настроиться на определённый канал. «Это именно то, чего вы не хотите делать, когда передаёте энергию», — говорит он. В этом случае цель состоит в том, чтобы передать сигнал прямо на приёмник с минимальными потерями. «Поэтому нам нужна другая структура: антенна должна иметь то, что мы называем высоким коэффициентом усиления, чтобы она передавала сигнал в одном конкретном направлении с высокой степенью направленности». Это формирование луча, которое позволяет нашим телефонам отправлять сигнал на базовую станцию, а не распространять его повсюду.

Но всё же есть потери сигнала. Инфракрасные лазерные (или оптические) лучи в некоторых аспектах имеют преимущество перед радиочастотами, говорит Эрик Йетман, заместитель директора и глава Колледжа естественных наук и инженерии в Университете Глазго. «По сравнению с радио, лазер гораздо лучше фокусируется — можно создать узкий луч [почти] без рассеивания [в идеальных условиях]», — говорит он.

Но поскольку оптические частоты по-прежнему рассеиваются в тумане и облаках, микроволны в целом лучше подходят для передачи данных через атмосферу, говорит Джаффе. С другой стороны, для работы лазеров не нужны такие большие антенны, как для радио. В предыдущем испытании, в котором он участвовал в Военно-морской исследовательской лаборатории, по словам Джаффе, для передачи 1,6 кВт на расстояние 1 км на микроволновых частотах требовались 5-метровый передатчик и 2-метровый приёмник.

Длина волны радиоволн намного больше, чем у инфракрасного излучения, поэтому сфокусировать луч сложнее. «Вам нужен своего рода столб волн. [При любой передаче] диаметр выходного сигнала должен быть намного больше длины волны, и именно от этого зависит, сможете ли вы что-то сфокусировать», — говорит Йитман. Благодаря более короткой длине волны инфракрасного излучения сфокусировать луч намного проще.

Благодаря высокой точности, дальности действия, а также тому, что для работы требуется более лёгкое и компактное оборудование, лазерные технологии больше подходят для создания сети воздушных ретрансляторов энергии. «Если это не работает с оптикой, то не работает вообще [с точки зрения цели DARPA]», — говорит Джаффе.

Сообщение США установили новый рекорд в беспроводной передаче энергии на расстояние почти 10 км появились сначала на Время электроники.