Laser Power Transmission - Energiförsörjningsteknik till framtiden

Sedan uppfinningen av elektricitet och allmänt drivit till produktionen av livsapplikationer, är hur man hittar en mycket effektiv överföringsmetod, så långt som möjligt för att minska förlusten av långdistansöverföring, ett fokus för kraftsektorn och forskare. Kinas ultrahögspänningsöverföringsteknik är relativt ledande i världen, men det finns fortfarande en förlustgrad på 2 %-7 % (beroende på avståndet) i överföringsprocessen, vilket är en förlust som inte bör ignoreras.
Idén om trådlös överföring av energi föreslogs först av den serbiske forskaren Nikola Tesla för 100 år sedan, och lasrar har förmågan att bära mycket hög energi i en enda riktning, vilket teoretiskt uppfyller behoven för långdistansöverföring. Precis som solljus kan ladda ett kretskort, har laser som ett medel för långdistansöverföring inte bara en hög uteffekt, utan kan också utföras när som helst och var som helst utan begränsningarna av laddningskablar, vilket har oöverträffade fördelar.
1992 tog det amerikanska ABB-företaget ledningen inom forskning om laserströmförsörjning, realiseringen av högspänningsledningskretsövervakning och ersatte gradvis den traditionella CT-strömtransformatorn. Det amerikanska försvarsdepartementet och National Aeronautics and Space Administration insåg också att om satelliten och obemannade flygplan genom laserkraftförsörjningen, kan du uppnå en längre tid för att utföra fler uppgifter, med andra ord, lasern i militären och rymdfart har oöverträffade möjligheter, så ett antal lasersatelliter funktion av relevant teknisk forskning utförs på detta sätt.
1997 genomförde Japan N. Kawashima och andra användningen av laserenergiöverföring till energiförsörjningsexperimentet för månvulkanens bottensondsrobot (ROVER). Eftersom det inte finns något solljus inuti vulkanen, bara i kratern för att ta emot solljus till laser, sänds till botten av vulkanen till Rover energiförsörjning. Transmissionssystemets laserutgångseffekt på 60W, överföringsavstånd på 1000m, driver framgångsrikt 10W robotdrift, fotoelektrisk konverteringseffektivitet på cirka 20%.
År 2005 gjorde NASA Marshall Space Flight Center ett genombrott, för första gången med en effekt på 500 W, våglängd på 940nm laser 15m från mikrofordonet för att ge 6W elektricitet, så att fordonet fungerade i 15 minuter. 2013 använde US Naval Laboratory framgångsrikt 2kW laser till 40m från UAV-fjärrströmförsörjningen.
Ett komplett laserenergileveranssystem består av tre moduler, nämligen lasersändarmodulen, lasertransmissionsmodulen och laser-till-el-konverteringsmodulen. Bland dem är effektiviteten hos laser och fotovoltaisk cell kärnan i hela laserenergisystemet, hur man gör laserenergi genom omvandling av elektricitet - ljus - elektricitet, så långt som möjligt för att minimera atmosfärsdämpningen, dämpning av fotovoltaisk omvandling, är nyckelindexet för detta system. Kinas National University of Defense Technology, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Wuhan University, Shandong Institute of Aerospace Electronics Technology och andra forskningsinstitut har också utfört relevant forskning om galliumarsenid, monokristallint kisel och andra solceller för att uppnå olika våglängder och avstånd av laserströmförsörjningen.
Under de senaste åren har Japan, Ryssland och andra länder också fokuserat på laserkraftöverföringsrelaterade teknologiapplikationer.
Ryssland fokuserar på tillämpningen av laserkraftöverföring i rymden. 2021 planerar Rysslands "energi"-raketföretag att använda lasern för trådlös kraftöverföringsexperiment, för framtiden för energiöverföring i rymden för att ge genomförbarhetstestning. Rymdexperimentet, med kodnamnet "Pelikan", hänvisar till användningen av lasrar för kraftöverföring mellan rymdfarkoster, och experimentet har inkluderats i det långsiktiga vetenskapliga experimentprogrammet för den ryska delen av den internationella rymdstationen. För närvarande har effektiviteten hos fotoelektriska omvandlare nått 60%, så användningen av lasrar för att överföra elektricitet från en rymdfarkost till en annan kommer att vara mycket effektiv. Ryska forskare är optimistiska när det gäller användningen av trådlös kraftöverföringsteknik med laser för att ladda satelliter i rymden.
Japan, å andra sidan, gjuter främst sin vision om sina livsapplikationer. Tokyo Institute of Technology och andra institutioner har åtagit sig att utveckla civiliseringen av "lätt trådlös laddning"-teknik. Användningen av elektrisk energi för att avge laser, laserbestrålade föremål och sedan genom kraftgenereringskortet kommer att omvandlas till elektrisk energi, så att inte bara kan spara mobiltelefoner, hushållsapparater konfiguration laddningslinje problem, men också för att lösa de nya energifordonen måste regelbundet stanna på vägen för att hitta laddningsproblem med laddningshögen.
Laserkraftöverföringsteknik har många fördelar, men har också några problem att lösa. Till exempel, som nu används för kraftöverföring av ultrahögspänningsledningar är inte lätta att komma i kontakt med människokroppen, och ultrahögeffektlaser som förlitar sig på luftutbredning, lätt att påverkas av en mängd olika reflektioner, när de bestrålas till människokroppen kan medföra allvarlig fara. Ett annat exempel, hur man säkerställer att lasern i olika klimatförhållanden för att säkerställa stabil och tillförlitlig överföringseffektivitet, minska dämpningen, samtidigt som exakt överförs till behovet av utrustning mottagare, men också i väntan på spårning och fokusering teknikgenombrott. Sammanfattningsvis representerar laserkraftöverföringsteknik den framtida riktningen för energiförsörjningsutvecklingen och har ett brett tillämpningsområde.