POWER – Επίμονη Οπτική Ασύρματη Διαβίβαση Ενέργειας

Η DARPA ανακοίνωσε τον Μάιο του 2025 ότι το πρόγραμμα POWER μετέδωσε οπτική ισχύ σε απόσταση 8,6 χιλιομέτρων. Η επίδειξη PRAD παρέδωσε πάνω από 800 watt για 30 δευτερόλεπτα και μετέφερε συνολικά περισσότερο από ένα megajoule κατά τη διάρκεια των δοκιμών.

Πρόκειται για ρεκόρ απόστασης και ενέργειας για τη συγκεκριμένη κατηγορία επίδειξης, όχι για έτοιμο ασύρματο δίκτυο ηλεκτρισμού. Η απόδοση, η ασφάλεια της δέσμης, ο καιρός, η σκόπευση και η κλιμάκωση παραμένουν ουσιώδη εμπόδια.

Τρόποι ασύρματης μεταφοράς ενέργειας

Επαγωγή

Η επαγωγική φόρτιση μεταφέρει ενέργεια μέσω μαγνητικού πεδίου ανάμεσα σε κοντινά πηνία. Χρησιμοποιείται ήδη σε τηλέφωνα και άλλες συσκευές, αλλά η σύζευξη εξασθενεί γρήγορα με την απόσταση και την κακή ευθυγράμμιση. Για αυτόν τον λόγο δεν αποτελεί πρακτική λύση για χιλιόμετρα.

Πηγή: How2Electronics

Λέιζερ

Μια συνεκτική οπτική δέσμη μπορεί να διανύσει μεγάλη απόσταση και να κατευθυνθεί σε μικρό δέκτη. Η ατμόσφαιρα όμως απορροφά και διασκορπίζει φως, ενώ σύννεφα, βροχή, αναταράξεις και σκόνη μειώνουν την απόδοση ή διακόπτουν τη ζεύξη. Κοντά στο έδαφος τα προβλήματα είναι συνήθως εντονότερα.

Καθρέφτες σε αεροσκάφη ή άλλες πλατφόρμες μπορούν θεωρητικά να αναμεταδίδουν τη δέσμη γύρω από εμπόδια και πέρα από την άμεση οπτική επαφή. Κάθε πρόσθετος σταθμός απαιτεί ακριβή παρακολούθηση και προσθέτει απώλειες και σημεία αστοχίας.

Πηγή: DARPA

Τι έδειξε το PRAD

Στη δοκιμή POWER Receiver Array Demo, ο πομπός έστειλε λέιζερ σε δέκτη σε απόσταση 8,6 χιλιομέτρων. Η ομάδα κατέγραψε στιγμιαία παραδιδόμενη ισχύ άνω των 800 watt για 30 δευτερόλεπτα. Το σύνολο της καμπάνιας ξεπέρασε το ένα megajoule, ποσότητα πολύ μικρότερη από την ενέργεια που περιέχει ένα γαλόνι ντίζελ.

Πηγή: DARPA

Η παραγωγή ισχυρής δέσμης και η κατεύθυνσή της είναι γνωστές τεχνικές. Δυσκολότερη είναι η μετατροπή του φωτός ξανά σε χρήσιμη ηλεκτρική ισχύ με περιορισμένες απώλειες. Ο δέκτης PRAD χρησιμοποίησε μικρό άνοιγμα εισόδου και παραβολικό κάτοπτρο που άπλωσε τη δέσμη πάνω σε πολλές φωτοβολταϊκές κυψέλες.

Πηγή: DARPA

Σε μικρότερες αποστάσεις η ομάδα μέτρησε μετατροπή άνω του 20% από την οπτική ισχύ εξόδου του λέιζερ στην ηλεκτρική ισχύ εξόδου του δέκτη. Αυτός ο αριθμός δεν περιλαμβάνει απαραίτητα όλες τις απώλειες από την αρχική ηλεκτρική παροχή μέχρι το τελικό φορτίο και δεν πρέπει να παρουσιάζεται ως απόδοση ολόκληρου εμπορικού συστήματος.

Απώλειες, ασφάλεια και λειτουργικοί περιορισμοί

Η μετατροπή ηλεκτρισμού σε λέιζερ χάνει ενέργεια και η φωτοβολταϊκή επαναμετατροπή χάνει ακόμη περισσότερη. Η συνολική απόδοση εξαρτάται από τον πομπό, το μήκος κύματος, την ατμόσφαιρα, τον δέκτη, την απόσταση και την παρακολούθηση. Η δήλωση ότι ένα σύστημα θα χάνει συγκεκριμένα 50–80% δεν ισχύει για κάθε μελλοντική διάταξη, αλλά δείχνει την τάξη μεγέθους του σημερινού προβλήματος.

Μια ισχυρή δέσμη απαιτεί ζώνες αποκλεισμού, ανίχνευση αεροσκαφών και πτηνών, αυτόματη διακοπή και συμμόρφωση με κανόνες λέιζερ. Η χρήση σε πεδίο μάχης προσθέτει παρεμβολές, καπνό, κίνηση, εντοπισμό του πομπού και ευπάθεια των αναμεταδοτών.

Στρατιωτικές χρήσεις

Το κύριο ενδιαφέρον της DARPA είναι η τροφοδοσία αισθητήρων, μη επανδρωμένων αεροσκαφών ή προωθημένων μονάδων χωρίς συχνή μεταφορά καυσίμου ή βαριών μπαταριών. Σε απομακρυσμένες ή επικίνδυνες περιοχές, μια ενεργειακά αναποτελεσματική οπτική σύνδεση μπορεί να έχει επιχειρησιακή αξία εάν μειώνει αποστολές ανεφοδιασμού.

Αυτό δεν σημαίνει ότι το POWER είναι ήδη ασφαλέστερο ή οικονομικότερο από εναέριο ανεφοδιασμό, γεννήτριες ή ανταλλάξιμες μπαταρίες. Απαιτούνται δοκιμές με κινούμενες πλατφόρμες, διαφορετικό καιρό, μεγαλύτερη διάρκεια, πλήρη λογιστική ενέργειας και ρεαλιστικές διαδικασίες ασφαλείας.

Πολιτικό δίκτυο και ηλιακή ενέργεια από το διάστημα

Η ίδια αρχή συζητείται για ηλιακούς σταθμούς σε τροχιά, οι οποίοι θα μεταδίδουν ενέργεια στη Γη με μικροκύματα ή λέιζερ. Η συνεχής ηλιοφάνεια σε ορισμένες τροχιές αποτελεί πλεονέκτημα, αλλά οι εκτοξεύσεις, η συναρμολόγηση, η θερμική διαχείριση, οι κεραίες ή οι οπτικοί δέκτες, η ασφάλεια και το κόστος ανά κιλοβατώρα δεν έχουν επιλυθεί.

Η επίδειξη 8,6 χιλιομέτρων δεν αποδεικνύει οικονομική βιωσιμότητα από το διάστημα και δεν προορίζεται να αντικαταστήσει σύντομα γραμμές υψηλής τάσης. Δείχνει ότι η κατευθυνόμενη μεταφορά σημαντικής ισχύος σε χιλιόμετρα μπορεί να δοκιμαστεί με μετρήσιμα αποτελέσματα.

Επόμενες φάσεις του POWER

Η δεύτερη φάση προβλέπει ενσωμάτωση τεχνολογιών αναμετάδοσης σε ατρακτίδια συμβατικών αεροσκαφών και δοκιμές χαμηλής ισχύος στον αέρα. Ο μεταγενέστερος στόχος της τρίτης φάσης είναι επίδειξη 10 kilowatt ανάμεσα σε επίγειο πομπό και επίγειο δέκτη σε οριζόντια απόσταση 200 χιλιομέτρων με τρεις εναέριους αναμεταδότες.

Οι στόχοι αυτοί είναι προγραμματικοί. Μέχρι να ολοκληρωθούν, δεν αποτελούν αποδεδειγμένη απόδοση, εμβέλεια ή επιχειρησιακή διαθεσιμότητα.

AeroVironment και πιθανή επενδυτική έκθεση

Εάν η τροφοδοσία μέσω δέσμης γίνει πρακτική, θα μπορούσε να αυξήσει την παραμονή μικρών drones στον αέρα. Αυτό θα ωφελούσε ένα ευρύτερο οικοσύστημα κατασκευαστών, αισθητήρων, οπτικών, συστημάτων ελέγχου και αμυντικών προμηθευτών· δεν εγγυάται έσοδα σε μία συγκεκριμένη εταιρεία.

Η AeroVironment (AVAV ) κατασκευάζει πυρομαχικά περιπλάνησης Switchblade, αναγνωριστικά drones, μικρά τακτικά αεροσκάφη, συστήματα μεγάλου ύψους και μη επανδρωμένα οχήματα εδάφους. Συμμετείχε επίσης στο ελικόπτερο Ingenuity του Άρη.

Πηγή: AeroVironment

Πηγή: AeroVironment

Πηγή: AeroVironment

Η εταιρεία ανακοίνωσε συμφωνία συνένωσης με τη BlueHalo μέσω ανταλλαγής μετοχών, ώστε να προσθέσει κατευθυνόμενη ενέργεια, ηλεκτρονικό πόλεμο, διαστημικά συστήματα και εργαλεία κατά σμηνών drones. Οι ανακοινωμένες αποτιμήσεις, ποσοστά ιδιοκτησίας και προβλέψεις αγοράς είναι στοιχεία συγκεκριμένης χρονικής στιγμής και δεν αποτελούν εγγύηση απόδοσης.

Οι επενδυτές πρέπει να εξετάζουν παραγγελίες, χρηματοδότηση αμυντικών προγραμμάτων, περιθώρια κέρδους, εκτέλεση συμβάσεων, ενοποίηση εξαγορών, αραίωση μετοχών και εξάρτηση από κρατικούς πελάτες. Η επιτυχία του POWER δεν συνεπάγεται αυτόματα σύμβαση για την AeroVironment.

Συμπέρασμα

Το PRAD πέτυχε αξιόλογη επίδειξη οπτικής μεταφοράς ενέργειας σε 8,6 χιλιόμετρα. Το αποτέλεσμα επικυρώνει έναν δέκτη και μια σύνδεση δοκιμής, όχι πλήρες εναέριο δίκτυο αναμετάδοσης ή εμπορικό ενεργειακό σύστημα.

Η επόμενη ουσιαστική απόδειξη θα είναι η λειτουργία με κινούμενους αναμεταδότες, πλήρης μέτρηση απόδοσης, ασφάλεια σε πραγματικές συνθήκες και αξιόπιστη παράδοση ισχύος μεγαλύτερης διάρκειας. Μέχρι τότε οι στρατιωτικές, διαστημικές και επενδυτικές εφαρμογές παραμένουν υπό όρους.

Τελευταία νέα για την AeroVironment