Mit dem Aufkommen elektronischer Geräte ist die Nachfrage nach drahtlosen Energieübertragungssystemen gewachsen. Der Bedarf zum Aufladen von Elektrofahrzeugen und Smartphones hat stark zugenommen. Selbst die mobile 5G-Kommunikation erfordert kostengünstige drahtlose Energieübertragungsmethoden mit großer Reichweite und geringer oder ohne Latenz.
Die Forscher des Sejong Universität in Südkorea haben ein neues drahtloses Laserladesystem entwickelt. Das System nutzt Infrarotlicht, um hohe Leistungen sicher über Entfernungen von bis zu 30 Metern zu übertragen. Diese Art von optischem, drahtlosem Energieübertragungssystem mit großer Reichweite könnte eine Echtzeit-Energieübertragung zu festen und mobilen Empfängern ermöglichen.
Übertragen Sie kabellos Energie per Laser
Die drahtlose Energieübertragung über große Entfernungen war Gegenstand zahlreicher Forschungsprojekte, einige davon Sie erscheinen auch auf unserer Website. Allerdings war es schwierig, drahtlose Energie sicher und stabil über Entfernungen von mehr als einem Meter zu übertragen. Um diese Herausforderung zu meistern, haben Wissenschaftler eine Technik namens "verteiltes Laserladen" perfektioniert, die immer mehr Aufmerksamkeit auf sich zieht, weil sie eine sichere Hochleistungsabdeckung ermöglicht.
Das neue kabellose Laserladesystem besteht aus einem Sender und einem Empfänger. Ersteres kann in einem Raum platziert werden, während letzteres in elektronische Geräte integriert werden kann. Wenn sich Sender und Empfänger in Sichtweite befinden, bildet sich zwischen ihnen in der Luft oder im freien Raum ein Laserhohlraum, der die Übertragung von Lichtenergie ermöglicht.
Was ist, wenn ein Hindernis die Sichtlinie zwischen Sender und Empfänger unterbricht? Bekommst du einen Laserstrahl? Kein Problem. In diesem Fall schaltet das System automatisch in eine Art „Sparmodus“, der die Laserfrequenz verringert, um Personen oder Gegenstände, die sich auf der „Linie“ des Strahls befinden, nicht zu beschädigen.
Wie funktioniert es?
Der Sender ist eine optische Stromquelle, die einen Faserverstärker verwendet, der mit einer seltenen Erde versetzt istErbiumund erzeugt einen infraroten Lichtstrahl mit einer mittleren Wellenlänge von 1550 nm. Die Empfangseinheit umfasst a Reflektor (ein passives optisches System), eine Photovoltaikzelle, die das optische Signal in elektrische Energie umwandelt und eine LED, die leuchtet, wenn Strom zugeführt wird. Dieser kleine Empfänger, der derzeit 1 cm x 1 cm misst, könnte problemlos in Geräte und Sensoren integriert werden.
Labortests
Laborergebnisse zeigten, dass ein drahtloses optisches Einkanal-Leistungsübertragungssystem eine optische Leistung von liefern kann 400 mW über Entfernungen bis zu 30 Metern. Die Photovoltaik hat es umgewandelt bei einer elektrischen Leistung von 85 mW. Es reicht bereits aus, um kleine Sensoren mit Strom zu versorgen, und mit der Weiterentwicklung könnte es auf das Niveau erhöht werden, das zum Laden mobiler Geräte erforderlich ist.
Kabellose Energie per Laser: mögliche Anwendungen
„Durch den Einsatz des Laserladesystems als Ersatz für Stromkabel in Fabriken könnten Wartungs- und Austauschkosten eingespart werden“, sagt er. in einer Stellungnahme Jinyong Ha, Leiter des Forschungsteams. "Es könnte besonders in rauen Umgebungen nützlich sein, in denen elektrische Verbindungen zu Störungen oder Brandgefahren führen können."
Der nächste Schritt für drahtlose Laserenergie? Machen Sie das System praktischer, erhöhen Sie den Wirkungsgrad der Photovoltaikzelle, um Licht besser in Strom umzuwandeln, entwickeln Sie eine Möglichkeit, mehrere Empfänger gleichzeitig aufzuladen.
