Ruimte
POWER – Persistente Optische Draadloze Energie Doorvoer
Draadloze Energie
Sinds de uitvinding van elektrische apparaten is het idee van draadloze energietransmissie het uiteindelijke doel van de industrie. Dit zou de behoefte aan dure en vaak fragiele infrastructuur zoals stroomkabels verminderen.
Draadloze energietransmissie zal ook nodig zijn voor ruimtegebaseerde zonne‑energie, wat waarschijnlijk de manier is om de hele wereld werkelijk van hernieuwbare energie te voorzien, zoals we beschreven in “Ruimtegebaseerde Energieoplossingen Voor Eindeloze Schone Energie”.
Dit is echter tot nu toe een moeilijke taak geweest, omdat de technologie voor draadloze energietransmissie over lange afstanden nog in de kinderschoenen staat.
Het verandert dankzij een nieuw project van DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), het inlichtingen‑wetenschappelijk‑militaire agentschap dat baanbrekende nieuwe technologieën onderzoekt en test. Het project, genaamd POWER (Persistent Optical Wireless Energy Relay), heeft een vermogenslevering bereikt op 8,6 kilometer (5,3 mijl) afstand.
“Het is meer dan duidelijk dat we alle eerder gerapporteerde demonstraties van optische vermogensstraaling voor vermogen en afstand volledig hebben overtroffen,”
Dit is slechts de eerste stap van een technologie die de manier waarop energie wordt overgedragen radicaal kan veranderen, zowel voor civiele als militaire toepassingen.
Draadloze Energieoverdracht
Inductie
Draadloze energieoverdracht wordt een relatief goed beheerde technologie, maar alleen voor korte afstanden. Dit gebeurt meestal via inductie, waarbij een magnetisch veld de energie overdraagt en deze weer wordt omgezet in een elektrische stroom.
Bron: How2Electronics
Het probleem is dat deze vorm van energietransmissie alleen werkt over korte afstanden, idealiter minder dan een meter, waardoor het onbruikbaar is voor elke lange‑afstandstransmissie.
Laser
Om energie over lange afstanden in de lucht te verzenden, zijn lasers een waarschijnlijkere kandidaat, omdat coherent licht lange afstanden kan afleggen met minimale verliezen, al zolang de weersomstandigheden het toelaten.
Er wordt verwacht dat laser‑gebaseerde energietransmissie het minst efficiënt is wanneer men dicht bij de grond is, omdat de atmosfeer op deze hoogte dikker is. Toch werd onder deze omstandigheden het PRAD (POWER Receiver Array Demo)‑apparaat getest.
“Het is veel makkelijker om een vermogensstraal direct omhoog of omlaag te sturen ten opzichte van de grond omdat er veel minder atmosfeer is om doorheen te vechten. Voor PRAD wilden we testen onder de maximale impact van atmosferische effecten.”
Misschien nog belangrijker, laserlicht kan relatief gemakkelijk worden weerkaatst door spiegels, waardoor een multi‑punt relais met minimale verliezen mogelijk is. Dit kan helpen om energie over nog grotere afstanden te verzenden en obstakels zoals bergketens of de kromming van de aarde te omzeilen, dankzij vliegende relais.
Bron: DARPA
POWER & PRAD’s Eerste Resultaten
Het onderzoeksteam registreerde meer dan 800 watt vermogen dat werd geleverd tijdens een transmissie van 30 seconden vanaf een laser op 8,6 kilometer (5,3 mijl) afstand.
Gedurende de testcampagne werd meer dan een megajoule energie overgedragen. Dit ligt nog ver van het equivalent van het transporteren van vloeibare brandstof zoals olie, aangezien 1 gallon diesel gelijk staat aan 146 megajoule.
| Project | Geleverd Vermogen | Afstand |
|---|---|---|
| DARPA POWER (2025) | 800 watts | 8.6 km (5.3 mi) |
| Vorig Record (Pre-2025) | 500 watts | 1.7 km (1.05 mi) |
Desondanks is dit een grote vooruitgang ten opzichte van eerdere pogingen tot draadloze energietransmissie, zowel in afstand als in totaal vermogen, aangezien de vorige beste resultaten slechts 500 watt en een maximale afstand van 1,7 kilometer waren.
Bron: DARPA
Innovatieve Ontvanger
Het creëren van een krachtige energiebundel met lasers is een bekende technologie. Het door de lucht sturen van die energie, of zelfs het weerkaatsen met een spiegel of optisch systeem, is ook relatief eenvoudig.
Het terug omzetten van het laserlicht in bruikbare elektrische energie is het moeilijke deel, vooral omdat het verlies zoveel mogelijk moet worden beperkt.
PRAD gebruikte een nieuwe ontvangerstechnologie met een compacte opening waarin de laserstraal kon schijnen, waardoor zeer weinig licht ontsnapt zodra het de ontvanger binnenkomt.
Bron: DARPA
In de ontvanger spreidde een paraboolspiegel de laser uit tot een bredere kegel, waardoor de laserstraal op tientallen fotovoltaïsche cellen (zonnepanelen) werd weerkaatst, die het licht weer omzetten in stroom.
De ontvanger is ontworpen door Teravec Technologies, met ondersteuning van Packet Digital en het Rochester Institute of Technology.
Militaire en Civiele Toepassingen van Draadloze Energie
Militair
Op dit moment lijken de toepassingen van de technologie voornamelijk militair, vandaar de betrokkenheid van DARPA. Dit komt omdat militaire operaties vaak situaties tegenkomen waarin het vervoeren van energie naar een locatie gevaarlijk of zelfs onmogelijk is.
Deze tests markeren een belangrijke stap richting het langetermijndoel van het POWER‑programma om onmiddellijk vermogen te kunnen stralen van een locatie waar het gemakkelijk kan worden opgewekt naar elke plek waar het nodig is, waardoor een nieuw ontwerpruimte ontstaat voor platformcapaciteiten die niet worden beperkt door brandstofbeperkingen.
De technologie is schaalbaar naar hogere vermogensniveaus en kan worden geïntegreerd in verschillende platforms, zoals onbemande luchtvaartuigen (UAV’s), om te voldoen aan de langetermijnbehoeften van het POWER‑programma.
Een andere reden voor de voornamelijk militaire focus is dat de energie‑efficiëntie van het gehele systeem nog laag is.
Het cruciale punt is dat de omzetting van elektriciteit naar een laserstraal niet zonder verlies gebeurt, met een conversie‑efficiëntie van meestal rond de 50 %, mogelijk tot 75 % bij zeer lage temperaturen.
Het terug omzetten van die laser naar stroom zal waarschijnlijk ook onder de 50 % efficiëntie liggen, zelfs met zeer hoog‑presterende zonnecellen.
Dus hoewel het logisch kan zijn om drones in de lucht te houden of militaire uitrusting van stroom te voorzien, zullen systemen zoals POWER nog steeds 50‑80 % van de initiële energie verspillen.
In deze test, waarbij de afstand centraal stond en niet de efficiëntie, mat het team meer dan 20 % efficiëntie van het optische vermogen van de laser tot het elektrische vermogen van de ontvanger op kortere afstanden.
Deze inefficiëntie is geen doorslaggevende factor voor het leger, aangezien de huidige alternatieven niet veel beter zijn.
“Col. Paul Calhoun van de Amerikaanse luchtmacht merkte op dat hij vroeger tankers met brandstof naar bestemmingen vloog, en daarbij honderdduizenden kilo’s brandstof verbrandde om duizenden kilo’s brandstof te leveren.
Dus duidelijk is ons bestaande paradigma buitengewoon inefficiënt.”
Als luchtbijtanken vandaag slechts 1 % efficiënt is, is de 20 % efficiëntie van POWER zeker een verbetering.
Energieoverdracht
Door deze beperkingen, en ook door het totale volume aan energie dat POWER kan overdragen, is deze methode onwaarschijnlijk om hoogspanningsleidingen op korte termijn te vervangen.
Dit concept zou echter op een andere manier kunnen worden ingezet om het energienet te voeden. Het energieverlies is alleen een probleem als het oorsprongspunt niet zo energierijk is dat het er niet toe doet.
Als we de massaproductie en inzet van zonne‑energiesatellieten onder de knie krijgen, zou de 24/7 productie van energie uit de zonnestralen in een baan, ongestoord door de atmosfeer, een orde van grootte efficiënter zijn dan zonnepanelen op het aardoppervlak. In die context zou het terugstralen van energie, hetzij met lasers of microgolven, nog steeds efficiënt genoeg kunnen zijn om economisch levensvatbaar te zijn.
POWER Fase 2 & 3
Nu het prototype voor vermogensoverdracht levensvatbaar is bewezen, volgen praktische tests.
Fase 2 zal de relais‑technologieën integreren in pods die op conventionele vliegtuigen worden gedragen, wat zal culmineren in laag‑vermogen lucht‑tests.
In een latere en definitieve fase 3 is het doel dat een laser in een grondfaciliteit 10 kilowatt vermogen horizontaal over 200 kilometer naar een grondontvanger straalt, met behulp van drie lucht‑relais.
Dit zou aantonen dat we een middel hebben om energie over zeer lange afstanden te leveren naar plaatsen die anders moeilijk te bereiken zouden zijn.
Conclusie
POWER heeft een niveau van efficiëntie in vermogensoverdracht bereikt dat het een levensvatbare optie maakt om energie over lange afstanden naar militaire uitrusting te transporteren, waardoor het efficiënter is dan bestaande lucht‑bijtankopties.
Het zal een goede optie zijn voor lucht‑militaire uitrusting kleiner dan vliegtuigen, met name drones, die snel een zeer belangrijk onderdeel van de militaire arsenalen wereldwijd worden, zoals aangetoond door de oorlog in Oekraïne.
Het bevoorraden van land‑eenheden die voorwaarts zijn ingezet en mogelijk van de bevoorrading zijn afgesneden, zal ook profiteren van dergelijke vermogensoverdracht, inclusief land‑gebaseerde drones.
Dit project zal niet direct de vooruitzichten voor orbitale zonne‑energie beïnvloeden, maar het toont aan dat lange‑afstand energieoverdracht geen fantasie meer is.
Dronefabrikanten die profiteren van Draadloze Energieoverdracht
AeroVironment Inc.
(AVAV )
Als draadloze energietransmissie gangbaar wordt in het Amerikaanse leger, zal het het gebruik van drones radicaal verhogen, zelfs meer dan momenteel gepland. Dus het succes van het POWER‑project zal waarschijnlijk de bedrijven ten goede komen die de VS al van militaire drones voorzien.
AeroVironment staat aan de voorhoede van de geavanceerde zelfmoord‑drones die al door het Amerikaanse leger worden ingezet, de Switchblade loiter‑munitie (loiter‑referentie betekent dat de drone/missie kan zweven in een gebied gedurende een tijd, op zoek naar zijn doelwit, in plaats van de directe aanvalsmethode van een raket).
Bron: AeroVironment
AeroVironment biedt ook militaire verkennings‑drones, 2,2 kg tactische drones voor infanterie, de Nano Air Vehicle, klein genoeg om met één hand vast te houden, en high‑altitude pseudo‑satelliet (HAPS) zonne‑gliders.
Op de grond worden onbemande grondvoertuigen (UGV’s) gebruikt voor het ontmijnen, het verwijderen van IED’s (Improvised Explosive Devices), SWAT‑operaties en het hanteren van gevaarlijke materialen.
Bron: AeroVironment
Het bedrijf droeg zelfs bij aan het Ingenuity Mars helikopterproject, iets dat eerder als onmogelijk werd beschouwd in de ijle atmosfeer van de rode planeet.
AeroVironment kan al deze systemen vervolgens integreren in een coherente AI‑verbeterde gemeenschappelijke besturing, waarbij alle autonome systemen en relevante data worden samengebracht.
Bron: AeroVironment
De loiter‑munitie is het grootste segment ($5 B totale adresseerbare markt – TAM) en groeit snel. Over het geheel genomen zag het bedrijf zijn omzet in 2023 met 40 % stijgen en verwacht het een dubbele‑cijferige omzetgroei te behouden in het fiscale jaar 2025.
AeroVironment fuseerde in november 2024 met BlueHalo in een volledig‑aandelen transactie met een ondernemingswaarde van ongeveer $4,1 billion, bijna dezelfde marktkapitalisatie als die van AeroVironment. De aandeelhouders van AeroVironment bezitten nu ~60,5 %, en de aandeelhouders van BlueHalo zullen ~39,5 % van het gecombineerde bedrijf bezitten.
BlueHalo brengt complementaire defensiegerelateerde activiteiten met zich mee:
- Ruimtecommunicatie.
- Directe energie wapens en elektronische oorlogsvoering systemen tegen drones.
- Maritieme drones.
- AI‑tools voor drone zwermcontrole en verdediging tegen vijandelijke zwermen.
Het nieuw gefuseerde bedrijf zal waarschijnlijk een steeds groter defensiecontractant worden voor toekomstige militaire drone‑zwermen.
Laatste AeroVironment (AVAV) Aandelen Nieuws en Ontwikkelingen
