Energie přenášená na dálku pomocí mikrovln
Bezdrátové nabíjení je sice už reálně využíváno, např. v podobě indukčního dobíjení mobilních telefonů nebo v projektech bezdrátového dobíjení elektromobilů, ovšem jde vesměs o přenos energie na krátké vzdálenosti.
Dálkový transfer elektrické energie, na němž pracoval Nikola Tesla (ale i řada dalších), byl spíše vysněnou futuristickou vizí, než něčím, co by se v dohledné době mohlo stát realitou. Přesto se tak stalo.
Americká laboratoř US Naval Research Laboratory (NRL), což je vědecké a inženýrské výzkumné středisko pracující pro americké námořnictvo a námořní pěchotu, nedávno úspěšně vyzkoušela v rámci projektu SCOPE-M (Safe and Continuous Power Beaming – Microwave) neboli Bezpečné a kontinuální mikrovlnné vyzařování, jak zní jeho oficiální označení, bezdrátový přenos elektrické energie o výkonu 1,6 kW na vzdálenost přes 1 km pomocí mikrovln. SCOPE-M se skládá z desítek tisíc antén v pásmu x, z nichž každá je připojena k malé usměrňovací diodě, převádějící dopadající mikrovlnnou energii na stejnosměrnou elektrickou energii. Systém dosáhl 73% účinnosti konverze, což sice představuje zatím ne zcela zanedbatelnou ztrátovost účinnosti, nicméně už jej lze považovat za použitelné řešení.
Mikrovlnný přenos energie
Souběžný pokus v rámci výzkumného projektu SCOPE-M proběhl také ve výzkumné laboratoři US Army Research Field v Blossom Point v Marylandu na vysílači HUSIR (The Haystack Ultrawideband Satellite Imaging Radar) v Massachusettském technologickém institutu (MIT) v Bostonu.
V Marylandu se podařilo pomocí vysílače o průměru 5,4 m a přijímací antény s plochou 4 m2 přenášet až 1,649 kW na vzdálenost 1046 m (vysílaný výkon činil 2,265 kW). Druhý pokus s horizontální polarizací pak přinesl hodnoty 1,581 kW při vysílaném výkonu 2,229 kW a účinnosti 71 %. Tým HUISR v MIT neměl stejný špičkový výkon, ale průměrný výkon byl mnohem vyšší, čímž dodal více energie. Zvolená frekvence okolo 10 GHz (9,7 GHz v prvním případě, 10,5 GHz ve druhém) představuje dobrý kompromis mezi několika požadovanými vlastnostmi – má výhodu např. v malé citlivosti na nepřízeň počasí.
„Nechcete používat příliš vysokou frekvenci, protože může začít ztrácet energii do atmosféry, a 10 GHz je skvělá volba, protože technologie komponent je levná a vyspělá, a i při hustém dešti je ztráta energie menší než 5 %," uvedl hlavní řešitel projektu Christpoher Rodenbeck, vedoucí skupiny na NRL.
Mezi Zemí a vesmírem
Přestože původní (a základní) myšlenkou projektu je využití technologie v armádě, uvažuje se ve výhledovém horizontu i o možnosti výroby elektrické energie v kosmu a její bezdrátové posílání na Zemi.
„Ačkoli SCOPE-M byl pozemský energetický přenosový spoj, byl to dobrý důkaz konceptu kosmického energetického přenosového spoje," řekl Brian Tierney, elektronický inženýr projektu SCOPE-M s tím, že pro bezdrátové vyzařování energie z vesmíru, by bylo možné použít pole podobné rekténě (což je speciální typ přijímací usměrňovací antény pro přeměnu elektromagnetické energie na stejnosměrnou elektřinu v systémech bezdrátového přenosu energie).
Podle Christophera Rodenbecka, je vyzařování energie dokonalou zelenou technologií na rozdíl od jiných zdrojů čisté energie, které poskytují přerušovanou a sporadickou elektřinu. Energie přenášená z vesmíru na Zemi by šla dodávat nepřetržitě bez výkyvů způsobených počasím, které ovlivňuje výkon solárních a větrných elektráren v pozemském prostředí. To dnes žádná jiná forma čisté energie nedokáže, a z hlediska úrovně technologické připravenosti může být už velmi blízko k předvedení systému, který bude možné skutečně nasadit a použít. Navíc jde o relativně bezpečnou technologii, která nevyžaduje taková opatření, jako např. laser.
Zmíněná demonstrace připravuje cestu pro vyzařování energie ze Země do vesmíru, a z vesmíru na Zemi s využitím hustoty energie v rámci stanovených bezpečnostních limitů.
„Vyvíjíme systémy, které nepřekročí bezpečnostní limity, to znamená, že je to bezpečné pro ptáky, zvířata i lidi,“ řekl Paul Jaffe z výzkumného střediska Power Beaming and Space Solar Lead s tím, že během předchozích experimentů s laserovým paprskem využívajícím mnohem vyšší hustotu výkonu museli implementovat ochranné blokovací systémy, aby se, pokud se k paprsku něco přiblíží, vypnul. U projektu SCOPE-M to dělat nemuseli, protože hustota výkonu byla dostatečně nízká na to, aby to bylo skutečně bezpečné.
Paul Cage
Foto: NRL
79
.gif)
