美全新軍事能源計劃：實現(xiàn)空中無線電力傳輸

在世界能源短缺的情況下，研究新能源是一大趨勢，而超時空輸送也是一種趨勢。

據(jù)國防時報報道，最近，美國國防高級研究計劃局（DARPA）致力于發(fā)展下一個技術革命，一個新世代的能源傳輸技術（電力輸送），可能會是無傳輸線的、自適應、光速無線能源傳輸網(wǎng)絡，因為現(xiàn)階段美軍的發(fā)電設施仍然仰賴柴油發(fā)電機結合電線傳輸，可望解決美軍輜重的沉重負擔。

據(jù)美國國防高級研究計劃局官方網(wǎng)站消息，“持續(xù)性光無線能量中繼（POWER）計劃”的目標是設計出并且證明空中載光能量中繼的可行性。這些繼電器將會成為路基鐳射，與高空遠程能源傳輸耦合必要的關鍵組件，以其此類中繼器將使未來的多重路徑無線能源網(wǎng)絡傳輸成為可能。

這些繼電器將會成為路基鐳射，與高空遠程能源傳輸耦合必要的關鍵組件，以其此類中繼器將使未來的多重路徑無線能源網(wǎng)絡傳輸成為可能。

DARPA戰(zhàn)術科技辦公室POWER專案經(jīng)理凱爾洪表示，這將會是能源網(wǎng)際網(wǎng)絡——利用彈性多重路徑能源網(wǎng)絡，可從能源從豐富的發(fā)電來源輸送到電力匱乏的需求所在地。

美國軍方面臨著特別嚴峻的能源挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)正在推動這項創(chuàng)新。我們經(jīng)常必須待在距離具備能源基礎建設非常遙遠的地方，并十分依賴很吃輜重的液態(tài)燃料。

電力光束聽起來可能很奇特，但它與無線通信中使用的物理原理完全相同。傳統(tǒng)上你需要一個電力來源，然后你將這種能量轉換為成波，通常是電磁波，通過自由空間發(fā)送，通過孔收集它，然后將其轉換回電能。

不過，能源轉換效率仍然是一個挑戰(zhàn)。在多條網(wǎng)絡中，從波轉換回電力并在每個節(jié)點處轉換回波，會迅速產(chǎn)生難以接受的能量損失。這導致每一次轉換中的都相對低效，并且將它們倍數(shù)級成為一整個能源鏈是不切實際的。

而POWER劃將開發(fā)高效的功率發(fā)射中繼器，著重于定向光能傳輸，同時最大限度地提高沿途每個節(jié)點的光束品質，并根據(jù)需要選擇性地收集能量。

凱爾洪還談到，過去的歷史表明，能源運輸方面的突破，如羅馬的公路系統(tǒng)、鐵路、機械化戰(zhàn)爭和空中加油機，它們可以更快、更有彈性地在戰(zhàn)場上流動能量，從而獲得決定性的軍事優(yōu)勢。

“我們相信下一次能源革命將由無線能源網(wǎng)實現(xiàn)，它將大大縮短運輸時間，并有彈性地為空中、陸地、海上、海底和太空中的消費者提供分散式能源”。

其實，在今年年初，加拿大兩所大學就聯(lián)合研發(fā)了用于無人機的無線電力傳輸系統(tǒng)。據(jù)報道，加拿大蒙特利爾理工學院和舍布魯克大學研究團隊為22千瓦無人機開發(fā)了一種基于35GHz微波頻率的低成本、緊湊型無線電力傳輸系統(tǒng)（WPTS），據(jù)稱能量轉換效率為80%。

而新西蘭的一家初創(chuàng)企業(yè)Emrod公司也開發(fā)出了一種無需使用銅線就能安全、無線地遠距離傳輸電力的方法，并正在與該國第二大電力分銷商合作實施。

據(jù)稱，Emrod公司研制的無線電力傳輸系統(tǒng)由發(fā)射天線、多個繼電器和接收整流天線組成，它們主要讓電力直接在特定的點之間傳輸，周圍沒有任何輻射，在鳥類、無人機、竊電者或直升機等任何物體接觸到主光束之前，一個“低功率激光安全幕”會立即關閉電力傳輸，所以放置儀器的位置有了更大的靈活性。

此外，Emrod表示，與有線供電方案的維護費用相比、無線基礎架構的建設只占所需成本的一小部分，而且據(jù)信這套無線輸電系統(tǒng)不受惡劣天氣和大氣條件的影響。