Udana demonstracja bezprzewodowego transferu energii na 55 metrów

Japońskim naukowcom udało się zademonstrować bezprzewodowy transfer większej ilości energii elektrycznej na odległość 55 metrów. To aktualny rekord w tej dziedzinie.

Bezprzewodowy transfer energii elektrycznej (ang. Wireless Power Transfer, WPT) już niebawem może wywrzeć duży wpływ na rozwój technologiczny. Przykładowo, w sektorze kosmicznym aktualnie rakiety i satelity używają różnego rodzaju kabli zasilających. Często umieszczenie takich kabli wewnątrz ograniczonej przestrzeni rakiety czy satelity jest bardzo trudne i wiąże się z potrzebą specjalnego planowania “tras” okablowania. Masa takiego okablowania często sięga nawet 30% całkowitej masy elektroniki zainstalowanej na pokładzie rakiety czy satelity. Podobna sytuacja występuje w infrastrukturze naziemnej.

Zastąpienie okablowania technologią WPT może przynieść szereg korzyści. Dotychczas jednak eksperymenty z transferem energii przynosiły ograniczone rezultaty – zasięg skutecznego transferu wynosił nie więcej jak kilka metrów dla wartości do kilkudziesięciu W. Jest to o dwa-trzy rzędy wielkości za niska wartość dla wielu praktycznych zastosowań.

Japońskim naukowcom z agencji kosmicznej JAXA udało się zademonstrować transfer energii elektrycznej na odległość 55 metrów. Wysłana moc wynosiła 10 kW a odebrana moc wyniosła 1,8 kW, wystarczająco dużo dla wielu zastosowań satelitarnych.  Dla porównania – duże satelity telekomunikacyjne dziś generują moc do kilkunastu kW ze swoich paneli słonecznych. Rezultat uzyskany przez japońskich naukowców jest zatem porównywalny z mocą instalowaną na pokładzie małych satelitów i około rząd wielkości mniejsza od mocy generowanej na pokładzie największych satelitów.

Uzyskana skuteczność na tej odległości wyniosła około 18%, co wciąż jest niską wartością. Test przeprowadzono na różnych odległościach, aż do 500 metrów, gdzie wciąż udało się zasilić zestaw diód LED.

Program WPT został zrealizowany przy współpracy JAXA z Mitsubishi Heavy Industries.

Wiele misji kosmicznych wymaga instalacji sensorów na końcu długich ramion lub coraz większych rozkładanych anten. WPT w tym przypadku może znacząco pomóc przy projektowaniu satelity, pozwalając jednocześnie na oszczędności masy całej konstrukcji.

Japoński program badawczo-rozwojowy WPT rozpoczął się w 2009 roku. Japonia nie posiada własnych surowców energetycznych, musi je importować w dużych ilościach. Programy takie jak ten mają doprowadzić do większej niezależności energetycznej Japonii.

WPT pewnego dnia może pozwolić na transfer energii na odległości rzędu kilkuset kilometrów. Taka odległość powinna wystarczyć na generowanie energii elektrycznej na orbicie i jej przesył na Ziemię. Czy dzięki temu możliwe będzie produkowanie energii elektrycznej bez dużego wpływu na środowisko naturalne?

Absolutny rekord WPT pochodzi z 2008 roku. Wówczas naukowcom z NASA udał się transfer na odległość 148 km, pomiędzy dwoma wyspami na Hawajach. Niestety, skuteczność transmisji energii wyniosła wówczas mniej niż jedną tysięczną procenta. Reszta energii została utracona w trakcie transmisji.

Warto tu dodać, że temat WPT jest jednym z kierunków rozwoju technologicznego, który ostatnio wzbudza duże zainteresowanie na całym świecie. Jest to temat prac wykraczający za rozwijaną od lat bezprzewodową transmisję danych, która z kolei w ostatnich latach jest coraz częściej łączona z tematem “Internet of Things”. Przykładem europejskiego projektu związanego z bezprzewodową transmisją danych jest projekt DEWI, w którym uczestniczą także partnerzy z Polski.

(PHYS)