Célzott energiaátvitel fénnyel – lézeres energiatovábbítás
A kifejlesztett lézeres energiatovábbító rendszer adóegysége. Középen a nagy teljesítményű lézer kimenete, körülötte a biztonsági rendszer három lézere és detektorai.A lézeres energiatovábbítás működési elvét tekintve hasonlít a napelemhez. A rendszer lelke egy, az adóegységben található nagy teljesítményű lézerforrás, melynek fényét egy speciális fotovoltaikus átalakítót (PVA) tartalmazó vevőegységre fókuszálják. A PVA-ban üveglapokra rögzített kis méretű napelemcellák vannak egymásra ragasztva és úgy tájolva, hogy a lézer fénye oldalról érje a szendvicsszerkezetet. A lézer hullámhosszára optimalizált antireflexiós bevonattal ellátott üveglapokba csapdázott fény így a klasszikus napelemekét meghaladó hatékonysággal alakítható árammá. A lézerfény kis szögben szóródó nyalábja miatt a veszteségek nagy távolságokon is alacsonyan tarthatók, így akár több tíz kilométer is áthidalható. A technológia kulcsa a sugárkövetés és a nyalábbiztonság: a rendszernek pontosan tudnia kell, hol van a vevő, és mi történik, ha a nyaláb útjába ember vagy tárgy kerül.
A projekt keretében kifejlesztett prototípus adóegységében egy 1070 nanométeres hullámhosszon működő szállézer szolgál fényforrásként, melynek fényét egy állítható teleszkóp fókuszálja a vevőegységre. A lézernyaláb beépített kamerás motorizált pozicionálóval irányítható a precízen a vevőegységben található, 5 × 5 centiméter méretű PVA-ra. A biztonságot a nagy teljesítményű nyaláb körül elhelyezett, és azzal párhuzamosan a vevőegységre juttatott, majd onnan retroreflektorokkal visszavert három kis intenzitású, 635 nanométeres lézersugár biztosítja. Ezek fényét az adóegységen speciális szenzorok érzékelik, és amennyiben bármelyik nyaláb elmozdul vagy megszakad (azaz valami a két egység közé kerül, vagy azok egymáshoz képest elmozdulnak), a rendszer azonnal leállítja a nagy teljesítményű lézert. Terepi teszteken 100 méteres távolságban 35 watt elektromos energia távoli biztosítását sikerült megvalósítani.
A rendszer vevőegysége terepi tesztelés közben. Középen a fotovoltaikus átalakító, körülötte a biztonsági rendszer három retroreflektora.A lézeres energiatovábbítás ott használható fel, ahol a vezetékes ellátás kiépítése költséges vagy fizikailag nehezen megoldható. Ilyenek például a logisztikai robotok, amelyek folyamatosan mozognak, és akkumulátoruk töltése jelentős üzemszünetekkel jár. Ugyanígy ígéretes a technológia alkalmazása távoli, nehezen megközelíthető helyszíneken – például környezetmonitoring-állomások, szélerőművek lapátjain elhelyezett szenzorok vagy akár úszó platformok energiaellátásában. Ezekben az esetekben a karbantartási igény csökkentése közvetlen költség- és kockázatcsökkentést jelenthet az üzemeltetőknek. Napjainkban a legfelkapottabb alkalmazás a Space and Defense: műholdak távoli feltöltése és energiaátvitel például a Holdon vagy a Marson.•
Címlapkép: C3S Kft.
