Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!
Onderzoekers hebben via een laserstraal 800 watt aan energie verstuurd naar een ontvanger op ruim 8 kilometer afstand: een record.
Tijdens militaire of humanitaire operaties is het van levensbelang dat er een stabiele en betrouwbare energiebron is. Maar dat is vaak moeilijk: op slagvelden of in rampgebieden zijn meestal geen elektriciteitskabels of pijpleidingen beschikbaar. Dat houdt in dat er gesjouwd moet worden met zware jerrycans om generatoren draaiende te houden.
DARPA, het onderzoeksinstituut van het Amerikaanse ministerie van Defensie, zoekt naar een oplossing en heeft zijn hoop gevestigd op het draadloos versturen van elektriciteit met behulp van lasers. En in mei maakte het instituut bekend dat het Persistent Optical Wireless Energy Relay-programma (POWER) een nieuw record heeft gevestigd.
Lees ook:
- DARPA wil drones opladen met lasers
- Amerikaanse marine schiet drone uit de lucht met nieuw en goedkoop laserwapen
Record
Tijdens tests op de White Sands Missile Range in de Amerikaanse staat New Mexico hebben onderzoekers 30 seconden lang meer dan 800 watt aan energie over een afstand van 8,6 kilometer draadloos verstuurd. Dit verslaat het record van het Amerikaanse defensiebedrijf Lockheed Martin dat in 2024 zo’n 230 watt verstuurde over een afstand van 1,7 kilometer en een kleinere (en niet bekendgemaakte) hoeveelheid energie over 3,7 kilometer.
“Het staat buiten kijf dat we alle eerder gerapporteerde demonstraties van optische energieoverdracht qua vermogen en afstand volledig hebben overtroffen”, zei POWER-programmamanager Paul Jaffe nadat de resultaten waren bevestigd.
Hoe werkt draadloze energieoverdracht?
Het draadloos versturen van elektriciteit is in de basis vrij eenvoudig. Met elektriciteit wordt een infraroodlaserstraal opgewekt en die wordt vanaf grote afstand op een ontvanger gericht. Fotovoltaïsche cellen (zonnecellen) in die ontvanger zetten dat laserlicht vervolgens weer om in bruikbare elektriciteit.
Het nieuwe record van DARPA werd mogelijk gemaakt door aanpassingen aan de ontvanger. Die had een compactere opening waar de laser in moest schijnen, wat ervoor zorgde dat er maar heel weinig licht kon ontsnappen nadat het de opening binnenkwam. Een nieuwe paraboolspiegel weerkaatste vervolgens de laserstraal naar honderden zonnecellen.
Via tussenstations
Voor deze tests stonden zowel de verzender als ontvanger op de grond – de laser scheen direct van de een naar de ander. Dat was mogelijk omdat er op het testterrein geen gebouwen of bergen waren die de laserstraal konden blokkeren. Dat is in de praktijk natuurlijk bijna nooit het geval.
Het idee is dan ook dat de laserstraal in de toekomst eerst hoog de lucht in wordt geschenen, waar een drone of andere vliegmachine een ontvanger heeft die het laserlicht omzet in elektriciteit. Die produceert vervolgens een nieuwe laserstraal en stuurt die naar een ontvanger op de grond – of eerst naar nog een ander tussenstation.
Dat is mogelijk ook efficiënter. Dicht bij de grond is de atmosfeer namelijk vrij dik: er zitten veel luchtmoleculen dicht bij elkaar. Op grote hoogte is de lucht ijl en zitten de moleculen verder uit elkaar. Hoog in de atmosfeer kan de laserstraal zich daardoor efficiënter voortbewegen en verliest dus minder energie.
10 kilowatt
Maar efficiëntie was niet de focus van de huidige tests: het voornaamste doel was om de nieuwe ontvanger te testen. Toch kon het team bij korte afstanden meer dan 20 procent van de energie van de laser omzetten in bruikbare elektriciteit. Daar is DARPA zelf al heel tevreden mee.
POWER is momenteel nog in fase 1 van de ontwikkeling. In fase 2 gaat DARPA onderzoeken hoe het de efficiëntie kan verhogen en hoe het conversieverlies bij tussenstations beperkt kan worden. Het doel van de laatste fase, fase 3, is om met tussenstations in traditionele vliegtuigen en drones meer dan 10 kilowatt te versturen over 200 kilometer.
