US-Forscher beamen Strom 1000 Meter weit
Ein Team des U.S. Naval Research Laboratory hat 1,6 Kilowatt elektrische Energie mit Hilfe von Mikrowellen über einen Kilometer drahtlos übertragen. Langfristig ist das Verteidigungsministerium daran interessiert, im Weltraum erzeugten Solarstrom über solches Power Beaming für die Nutzung auf der Erde zu erschließen.
Einer Forschungsabteilung des U.S. Naval Research Laboratory (NRL) ist es gelungen, elektrische Energie mit einer Leistung von 1,6 Kilowatt drahtlos über eine Entfernung von einem Kilometer zu übertragen. Das NRL spricht in seiner Meldung über das Projekt „Safe and Continuous Power Beaming – Microwave“ (Scope-M) von der „bedeutendsten Demonstration des Power-Beamings seit fast 50 Jahren“.
Für die Punkt-zu-Punkt-Übertragung von elektrischer Energie durch den freien Raum nutzte das Team einen gerichteten Mikrowellenstrahl mit zehn Gigahertz. Die Wissenschaftler testeten das Verfahren zunächst mit der Übertragung von einem Kilowatt elektrischer Leistung über einen Kilometer an zwei Standorten in den US-Bundesstaaten Maryland und Massachusetts. In Maryland war es dem NRL zufolge im Verlauf der Tests möglich, 1,6 Kilowatt über eine Entfernung von knapp einem Kilometer zu beamen. In Massachusetts habe das Team zwar nicht die gleiche Spitzenleistung erreicht, aber eine höhere durchschnittliche Leistung, so dass insgesamt mehr Energie übertragen werden konnte.
Laut Paul Jaffe, Leiter der NRL-Abteilung Power Beaming und Weltraumsolar, ebnen diese Demonstrationen den Weg für die sichere Energieübertragung auf der Erde, im Weltraum und vom Weltraum zur Erde. „Als Ingenieure entwickeln wir Systeme innerhalb von Sicherheitsgrenzen“, sagte Jaffe. „Das bedeutet, dass es für Vögel, Tiere und Menschen sicher ist.“ Bei früheren Experimenten mit Laserstrahlen mit viel höherer Leistungsdichte habe man erfolgreich Verriegelungssysteme implementiert, die den Strahl abschalten, wenn ihm sich etwas nähert. Bei Scope-M sei das wegen der geringeren Leistungsdichte nicht nötig gewesen.
Aus Sicht des Forschungsteams sind zehn Gigahertz für den Mikrowellenstrahl eine gute Wahl, denn die Bauteiltechnologie sei billig und ausgereift. Selbst bei starkem Regen betrage der Leistungsverlust weniger als fünf Prozent. Zu hohe Frequenzen sollte man demnach nicht verwenden, da sie in der Atmosphäre an Leistung verlieren können. Wie aus der NRL-Mitteilung hervorgeht, ist für das US-Verteidigungsministerium besonders eine mögliche drahtlose Energieübertragung aus dem Weltraum interessant. Dabei könne ein ähnliches Antennensystem wie bei Scope-M auf der Erde verwendet werden – Antennen mit einer kleinen Gleichrichterdiode, welche die einfallende Mikrowellenleistung in elektrische Gleichstromleistung umwandelt.
NRL-Projektleiter Christopher Rodenbeck zufolge würde die aus dem Weltraum auf die Erde gestrahlte Energie kontinuierlich zur Verfügung stehen, 24 Stunden am Tag, sieben Tage die Woche und 365 Tage im Jahr. „Das ist etwas, was keine andere Form der sauberen Energie heute leisten kann“, so Rodenbeck. „Mit Blick auf den technologischen Reifegrad glaube ich, dass wir kurz davor sind, ein System zu demonstrieren, das wir wirklich in einer Anwendung des Verteidigungsministeriums einsetzen können.“
Quelle
Der Bericht wurde von der Redaktion „pv-magazine“ (Petra Hannen) 2022 verfasst – der Artikel darf nicht ohne Genehmigung von Petra Hannen 2021 weiterverbreitet werden! | Mehr Artikel von Petra Hannen | „pv magazine“ 01/2022 | Online bestellen!
