Bezprzewodowe przesyłanie energii fascynuje innowatorów i przedsiębiorców od 130 lat. Nikola Tesla zbudował swoje pierwsze wielkoskalowe urządzenia służące do tego celu pod koniec XIX wieku. Eksperymentalna stacja transmisyjna
na Long Island (zwana też Wieżą Tesli lub Wardenclyffe Tower) była symbolem badań nad możliwościami oplecenia cywilizowanego świata siecią podobnych urządzeń. Pomysł nie znalazł jednak zainteresowania u sponsorów, a samą wieżę zburzono w 1917 roku. Później, po II wojnie światowej przyszedł czas na zastosowanie w tym celu promieniowania mikrofalowego. W latach 60. armia amerykańska testowała m.in. możliwość bezprzewodowego zasilania śmigłowca z napędem elektrycznym. W ciągu kolejnych 20 lat badań udało się w ten sposób przesłać mikrofalową wiązkę energii o mocy 30 kW na odległość 1,5 km, a więc sukces był tylko częściowy.
Tego rodzaju rozwiązania są rozwijane również współcześnie, np. przez nowozelandzką firmę Emrod. Rozwój jest prowadzony równolegle na wielu polach. Dotyczy odległości pomiędzy nadajnikiem i odbiornikiem mikrofal, maksymalnej mocy, sprawności przesyłania energii oraz – co najważniejsze – bezpieczeństwa dla ludzi, zwierząt i obiektów latających. System mikrofalowy musi posiłkować się w tym celu laserowym układem wykrywania obcych obiektów. Co ciekawe, podczas wykrycia zagrożenia strumień mikrofal nie jest wyłączany, a jedynie osłabiany lub wyłączane są tylko wybrane wiązki wchodzące w jego skład. Nadal jednak pozostaje wyzwanie podniesienia mocy układu, której granica wynosi obecnie około 10 kW na odległość 30 km.
Wyzwanie zapewnienia niezakłóconej dostawy energii elektrycznej do rozproszonych użytkowników mobilnych jest cały czas pilnie weryfikowane przez wojsko. Amerykańska Agencja Zaawansowanych Projektów Badawczych w dziedzinie Obronności (DARPA) zamierza opracować globalną sieć bezprzewodowego przesyłania energii wykorzystującą wiązkę laserową. Dzięki temu możliwe stanie się zasilanie elektrycznych instalacji w pobliżu amerykańskich baz wojskowych. Technologię nazwano adekwatnie do jej zastosowania – POWER (ang. Persistent Optical Wireless Energy Relay), czyli system optycznego, ciągłego przekazu energii. Dzięki temu rozwiązaniu w przyszłości stanie się możliwe zastąpienie konieczności dostawy i magazynowania w odległych miejscach paliw płynnych, montażu wrażliwych na ataki małych reaktorów jądrowych oraz instalowania trudnych do ciągłego monitorowania i zabezpieczania linii kablowych i stacji przekształtnikowych. Zmniejszy to zdecydowanie możliwości sabotażu i wzmocni autonomię baz wojskowych bez konieczności rezygnacji z ich wyposażenia w urządzenia elektryczne. W przypadku mobilnej broni laserowej należy się liczyć z mocą wiązki światła co najmniej 10 kW, stacjonarnej – 50 kW, zaś w warunkach morskich są testowane systemy dział laserowych o mocy 150-300 kW. Producenci uzbrojenia mają zamiar zwielokrotnić te wartości już najbliższej przyszłości.
Z każdym rokiem wzrasta zapotrzebowanie armii na systemy monitorowania i obrony. Systemy radarowe, liczne czujniki, systemy zwalczania dronów i ochrony przez zakłóceniami są energochłonne. Równolegle lasery są wskazywane jako główny pretendent do przesyłania dużych ilości energii na znaczne odległości. Nadajniki laserowe cechują się ogromną stabilnością działania, przekształcając energię elektryczną w energię świetlną. W instalacjach odbiorczych są z kolei zainstalowane specjalne ogniwa słoneczne o dużej selektywności pasma promieniowania konwertowanego na energię elektryczną. W przypadku większych odległości będą wykorzystywane stacje przekaźnikowe w postaci latających platform i satelitów, unoszące się na bezpiecznej wysokości i mogące zasilać obiekty naziemne, jak też znajdujące się na orbicie okołoziemskiej. DARPA szacuje, że ze względu na wpływ atmosfery ziemskiej węzły w postaci platform będą rozmieszczone co 100 km, zaś w przestrzeni kosmicznej nawet co tysiąc kilometrów.
Jak dotąd prowadzone prace mają charakter eksperymentalny. W przypadku realnej możliwości i wykonalności budowy systemu, DARPA przekaże projekt do kontynuacji w ramach środków rządowych. Docelowo, po pozytywnej weryfikacji jego funkcjonowania w zastosowaniach militarnych, stanie się on również dostępny komercyjnie. Wojna w Ukrainie stanowi obecnie akcelerator dla firm związanych z przemysłem zbrojeniowych. Jak się okazuje powszechny dostęp do energii elektrycznej staje się newralgicznym elementem przyszłych systemów uzbrojenia i wspomagania wojska. Gdy zastosowania militarne upowszechnią się, przyjdzie kolej na firmy energetyczne. Warto obserwować postępy w zakresie bezprzewodowego przesyłu energii, bo wkrótce mogą się przydać części z nas.
Krzysztof Hajdrowski
