Forschern des U.S. Naval Research Laboratory ist es gelungen, Strom drahtlos über einen Kilometer hinweg zu übertragen. Die neue Technologie, die von der Marine als „die bedeutendste Demonstration der Energieübertragung seit 50 Jahren“ gefeiert wird, eröffnet möglicherweise eine Vielzahl von Möglichkeiten für die Stromversorgung von militärischen Geräten und Fahrzeugen bis hin zu zivilen Anwendungen. Das Forschungsteam erreichte diesen Meilenstein, indem es Mikrowellen verwendete, um Strom durch die Luft von einem Sender zu einem anderen Empfänger zu senden.
Drahtloser Strom über einen Kilometer versendet
In einer Pressemitteilung gab die US Navy bekannt, dass ihre Forscher die Machbarkeit der terrestrischen Mikrowellenenergieübertragung grundlegend demonstriert hätten, indem sie auf dem U.S. Army Research Field in Blossom Point eine Leistung von 1,6 Kilowatt über 1 Kilometer (km) übertragen haben. Dies sei eine bedeutende Entwicklung, denn sie eröffne die Möglichkeit, diese Technologie zur Stromversorgung entlegener Orte oder zum drahtlosen Aufladen von Batterien zu nutzen. Die potenziellen Anwendungsmöglichkeiten dieser Technologie sind zahlreich und die Navy erforscht derzeit ihren Einsatz für eine Vielzahl von Zwecken, einschließlich der Stromversorgung von Schiffen auf See und der Stromversorgung von Drohnen im Flug.
Das NRL war in der Lage, innerhalb von lediglich 12 Monaten die Praxistauglichkeit des terrestrischen Mikrowellen-Power-Beamings nachzuweisen. Mithilfe eines 10-Gigahertz (GHz)-Mikrowellenstrahls konnten sie 1 Kilowatt (kW) elektrische Leistung über eine Entfernung von 1 km übertragen. Die Arbeit des NRL wurde an zwei Standorten demonstriert: zum einen auf dem U.S. Army Research Field in Blossom Point in Maryland und zum anderen auf dem Haystack Ultrawideband Satellite Imaging Radar (HUSIR) Sender am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Massachusetts.
Leistungsverlust weniger als 5 Prozent
Dr. Christopher Rodenbeck, Leiter der Advanced Concepts Group am Naval Research Laboratory (NRL), ist der Hauptverantwortliche für das Projekt namens SCOPE-M (Safe and COntinuous Power bEaming – Microwave). „10 GHz ist eine gute Wahl, denn die Technologie der Komponenten ist billig und ausgereift. Selbst bei starkem Regen beträgt der Leistungsverlust weniger als fünf Prozent“, so der Forscher. „Sie wollen keine zu hohen Frequenzen verwenden, da sie in der Atmosphäre an Leistung verlieren können“, so Rodenbeck weiter. Durch die Verwendung von Frequenzen, die gerade hoch genug sind, hoffen die Wissenschaftler, den Energieverlust entsprechend zu minimieren. Die Wissenschaftler zielen darauf ab, die Punkt-zu-Punkt-Übertragung von elektrischer Energie durch den freien Raum mithilfe eines gerichteten Mikrowellenstrahls zu perfektionieren. „Der Grund für die Festlegung dieser Frequenzen ist, diese Technologie weiterzutreiben, als bisher demonstriert wurde“, ergänzt Dr. Paul Jaffe, Leiter der Abteilung Power Beaming and Space Solar.
Laut Brian Tierney, Ph.D., Elektronikingenieur bei SCOPE-M, sei das Verteidigungsministerium (DOD) insbesondere an der drahtlosen Energieübertragung aus dem Weltraum interessiert. Ein Rectenna-Array, wie es für SCOPE-M verwendet wird, könnte zu diesem Zweck im Weltraum eingesetzt werden. Eine Rectenna ist eine Art von Antenne, die elektromagnetische Energie in Gleichstrom umwandelt. Dies würde eine drahtlose Energieübertragung über große Entfernungen ermöglichen. Eine solche Konstruktion werde derzeit für bodengestützte Anwendungen entwickelt, aber Tierney erklärt in der Mitteilung, dass es auch für den Einsatz im Weltraum angepasst werden könnte.
Forscher versprechen ultimative grüne Technologie
Power Beaming sei nicht nur eine Priorität für das Verteidigungsministerium, sondern auch die „ultimative grüne Technologie“, wie es in der Mitteilung heißt. Im Gegensatz zu anderen sauberen Energiequellen, die nur sporadisch Strom liefern, könne die aus dem Weltraum auf die Erde gestrahlte Energie kontinuierlich 24 Stunden am Tag, sieben Tage die Woche und 365 Tage im Jahr geliefert werden. „Das ist etwas, was keine andere Form der sauberen Energie heute leisten kann“, so Rodenbeck. „Was den Stand der Technik angeht, sind wir kurz davor, ein System zu demonstrieren, das wir wirklich im DOD einsetzen und nutzen können“.
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