Kabellose Leistung! Ja, die USA entwickeln eine drahtlose Energieübertragungstechnologie, um Fronttruppen mit Strom zu versorgen

Amerikanische Militärforscher entwickeln eine drahtlose Energieübertragungstechnologie, um die Geschwindigkeit der Energieversorgung und die Widerstandsfähigkeit der militärischen Anlagen an vorderster Front fernab der Energieinfrastruktur zu verbessern.

Die US Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) arbeitet am Persistent Optical Wireless Energy Relay (POWER)-Programm, dessen Ziel die Entwicklung und Demonstration luftgestützter optischer Energierelais ist, die Teil eines dynamischen, adaptiven Lichtgeschwindigkeitssystems sein werden Drahtloses Energienetz.

„Dies ist das Internet für Energie – die Nutzung robuster Mehrwegenetze, um Energie aus reichlich vorhandenen Quellen zu energiehungrigen Verbrauchern zu leiten“, sagte Col. Paul Calhoun, POWER-Programmmanager im Tactical Technology Office der DARPA.

„Das Militär steht vor besonders akuten Energieherausforderungen, die diese Innovation vorantreiben. Wir müssen oft weit entfernt von etablierter Energieinfrastruktur operieren und sind auf flüssige Brennstoffe angewiesen, die prekäre Versorgungsleitungen erfordern“, sagte Calhoun.

Derzeit müssen militärische Plattformen mit großer Reichweite, Ausdauer oder erheblicher Fähigkeit zur Waffenlieferung groß genug sein, um die Menge an flüssigem Treibstoff zu speichern, die für die Erfüllung einer Mission erforderlich ist.

Mit der Einführung drahtloser Energieübertragungsnetzwerke würden diese Plattformen jedoch zu Leitungen statt zu Containern werden, was selbst in kleinen, kostengünstigen Plattformen erhebliche Fähigkeiten wie unbegrenzte Reichweite oder Ausdauer ermöglichen würde.

Die Wissenschaft hinter Power Beaming ist die gleiche wie bei der drahtlosen Kommunikation.

„Sie brauchen eine Stromquelle; Sie wandeln diese Energie in eine sich ausbreitende Welle um, normalerweise elektromagnetisch, schicken sie durch den freien Raum, sammeln sie durch eine Öffnung und wandeln sie dann wieder in Elektrizität um“, sagte Calhoun.

Das Hindernis bei der Umsetzung dieser Technologie ist die „Umwandlungseffizienz“.

In einem optischen Energienetz mit mehreren „Knoten“ führt die Umwandlung einer sich ausbreitenden Welle zurück in Elektrizität und zurück in eine sich ausbreitende Welle an jedem Knoten zu inakzeptablen Verlusten. Jede dieser Konvertierungen ist relativ ineffizient und es ist unpraktisch, sie im gesamten Web zu stapeln.

„Das POWER-Programm wird effiziente Power-Beaming-Relais entwickeln, die optische Energieübertragungen umleiten und gleichzeitig die Strahlqualität an jedem Punkt auf dem Weg maximieren und selektiv Energie nach Bedarf gewinnen“, sagte Calhoun. „Es handelt sich um eine dreiphasige Entwicklungsarbeit, die in einer überzeugenden Flugdemonstration mit Energierelais gipfelt“, sagte er.

Der schnelle und belastbare Energiefluss durch das Schlachtfeld bietet einen entscheidenden militärischen Vorteil, wie mehrere Durchbrüche im Energietransport wie römische Straßen, Eisenbahnen, maschinelle Kriegsführung, Luftbetankungstanker usw. wiederholt gezeigt haben.

„Wir glauben, dass das drahtlose Energienetz die nächste Energierevolution ermöglichen wird“, sagte Calhoun. „Es wird die Transportzeiten drastisch verkürzen und den Verbrauchern in der Luft, an Land, auf dem Meer, unter Wasser und im Weltraum zuverlässig verteilte Energie bereitstellen“, fügte er hinzu.

Neben DARPA arbeitet auch die US Navy an der drahtlosen Energieübertragung. Im April demonstrierte ein Forscherteam des US Naval Research Laboratory (NRL) die Machbarkeit der terrestrischen Mikrowellen-Leistungsübertragung, indem es mit einem Mikrowellenstrahl von zehn Gigahertz (GHz) erfolgreich 1,6 Kilowatt Leistung über einen Kilometer übertrug.

Dies war die bedeutendste Power-Beaming-Demonstration seit fast 50 Jahren und wurde auf dem US Army Research Field in Blossom Point, Maryland, durchgeführt.

Die Demonstration war Teil des NRL-Projekts „Safe and Continuous Power Beaming – Microwave“ (SCOPE-M), das vom Operational Energy Capability Improvement Fund des Büros des Unterstaatssekretärs für Verteidigung für Forschung und Technik finanziert wurde.

Das SCOPE-M umfasst Zehntausende X-Band-Antennen. Jede Antenne ist mit einer kleinen Gleichrichterdiode verbunden, die die einfallende Mikrowellenleistung in Gleichstrom umwandelt.

Laut Brian Tierney, einem SCOPE-M-Elektronikingenieur, war die Demonstration für das Interesse des US-Verteidigungsministeriums (DoD) an der drahtlosen Energieübertragung aus dem Weltraum relevant, bei der die Soldaten Strom für ihre Ausrüstung erhalten würden.

Tierney erklärte, dass ein ähnliches Rectenna-Array (Gleichrichterantenne) wie für SCOPE-M im Weltraum eingesetzt werden könnte.

„Obwohl es sich bei SCOPE-M um eine terrestrische Energieübertragungsverbindung handelte, war es ein guter Machbarkeitsnachweis für eine Energieübertragungsverbindung im Weltraum. Der Hauptvorteil der Energieübertragung vom Weltraum zur Erde für das Verteidigungsministerium besteht darin, die Abhängigkeit der Truppen von der Treibstoffversorgung zu verringern. die anfällig für Angriffe sein können“, sagte Tierney.