DARPA и Raytheon разрабатывают революционную «беспроводную энергетическую сеть»
15.12.2023
Программа POWER, разработанная DARPA и Raytheon, призвана совершить
революцию в области передачи энергии, предложив систему, которая будет
эффективно передавать энергию по воздуху. Используя воздушные
ретрансляторы и лазерные технологии, эта система позволит передавать
энергию в зонах военных конфликтов и предложит инновационные
возможности применения в гражданском секторе.
Транспортировка энергии, являющаяся основой всей человеческой
деятельности, находится в центре преобразований благодаря совместной
инициативе Агентства перспективных оборонных исследовательских проектов
(DARPA) и компании Raytheon в рамках амбициозного совместного проекта с
бюджетом в 10 миллионов долларов: воздушной беспроводной
ретрансляционной системы для передачи энергии, получившей название
POWER (Persistent Optical Wireless Energy Relay).
Основная цель этой системы — обеспечить надежный и эффективный источник
энергии в сложных оперативных условиях, часто характеризующихся
трудными и непредсказуемыми условиями. К таким условиям могут
относиться зоны военных конфликтов или отдаленные регионы, где доступ к
традиционным источникам энергии ограничен или вообще отсутствует. Эта
инновация, объединяющая лазерные технологии и высотные беспилотники,
также открывает новые перспективы в управлении гражданской энергетикой.
Настоящая энергетическая паутина
Система POWER основана на использовании высотных беспилотников,
оснащенных передовыми технологиями приема и передачи энергии. Говоря
конкретнее, эти устройства предназначены для работы на большой высоте,
где они могут улавливать энергию, передаваемую лазерами на земле, и
перенаправлять ее в места, нуждающиеся в энергии.
Система POWER представляет концепцию "энергетической паутины",
воплощенную в дронах, — динамичной и гибкой воздушной системы
распределения энергии. Военные логисты могут точно и оперативно
распределять энергию. Эта возможность особенно полезна в зонах военных
конфликтов или удаленных регионах, где традиционная энергетическая
инфраструктура либо отсутствует, либо находится под угрозой.
Эта энергетическая сеть решает эти проблемы, обеспечивая надежный и
непрерывный источник энергии для поддержания операций и связи в полевых
условиях. Она способна поддерживать различные военные объекты, включая
наземные, воздушные и морские аппараты. Например, разведывательный
беспилотник может находиться в воздухе неограниченное время, получая
энергию от воздушной ретрансляционной сети, что является значительным
стратегическим преимуществом.
Этот способ передачи энергии с помощью лазера представляет собой
настоящий технологический прорыв по сравнению с традиционными методами.
Помимо непосредственной передачи энергии, беспилотники могут
использоваться в качестве ретрансляторов для увеличения общей дальности
распространения, что позволяет расширить зону охвата. Эта технология
также дает возможность быстро перенаправлять энергию в разные точки в
зависимости от оперативных потребностей.
Технические проблемы энергетической паутины
Несмотря на инновационность и гибкость, система POWER не лишена
технических проблем, особенно в плане энергоэффективности. Одним из
основных ограничений являются потери энергии на каждом этапе передачи.
Когда электричество преобразуется в лазерное излучение и наоборот,
часть энергии неизбежно теряется. Более того, в ретрансляционных
системах типа POWER, где энергия должна быть передана через несколько
точек, прежде чем достигнет конечного пункта назначения, эти потери
могут накапливаться.
Однако важно рассматривать эти потери в перспективе. В военных
операциях традиционная транспортировка топлива, часто наземными или
воздушными конвоями, не только дорогостоящая, но и рискованная. Система
POWER позволяет устранить эти риски, обеспечивая дистанционную передачу
энергии, снижая зависимость от уязвимых цепочек поставок топлива и
повышая безопасность операций.
Помимо военного применения, программа POWER способна принести
дополнительные решения по распределению энергии в гражданский сектор.
DARPA предлагает использовать эту технологию в виде "беспроводной
энергетической сети", которая может изменить способы доставки и
потребления энергии в повседневной жизни.
Эта технология позволит передавать энергию на большие расстояния без
ограничений физической инфраструктуры, такой как линии электропередач.
Это позволит не только сократить расходы и время, связанные со
строительством и обслуживанием такой инфраструктуры, но и повысить
устойчивость сети в случае стихийных бедствий или других сбоев.
Кроме того, инновационный подход программы POWER к распределению
энергии обеспечивает беспрецедентную гибкость, облегчая интеграцию
возобновляемых источников, таких как солнечная или ветровая энергия,
расположенных в отдаленных районах или имеющих непостоянный характер
производства. Такая возможность направлять энергию из
диверсифицированных, непостоянных источников в районы с непостоянным
спросом означала бы значительный прогресс на пути к более устойчивому
переходу к энергетике. Это позволит снизить зависимость от ископаемого
топлива, задействовать ранее недоступные энергетические ресурсы и
создать более устойчивую и экологически ответственную энергетическую
сеть.
