Φανταστείτε έναν κόσμο όπου η ηλεκτρική ενέργεια θα μπορεί να μεταδίδεται με ασύρματο τρόπο, χωρίς να χρειάζονται τα δεκάδες χιλιάδες χιλιόμετρα καλωδίων. Όσο κι αν κάτι τέτοιο μοιάζει σήμερα σαν σενάριο επιστημονικής φαντασίας, πρόσφατες επιστημονικές έρευνες δείχνουν ότι δεν ανήκει στο πολύ μακρινό μέλλον.
Αντίθετα, επιστήμονες του U.S. Naval Research Laboratory πιστεύουν ότι η δέσμη ισχύος (power beaming) θα μπορούσε να είναι το next big thing στην ενέργεια, καθώς θα είναι ικανή να τροφοδοτεί ασύρματα συσκευές και να παρέχει ηλεκτρική ενέργεια από μίλια μακριά.
Η επιστήμη της φυσικής και οι πρόσφατες εξελίξεις στις τεχνολογίες μεταφοράς και λήψης δεδομένων θα μπορούσαν μια μέρα να παρέχουν ενέργεια χωρίς να χρειάζονται καλωδιακά δίκτυα και μειώνοντας ενδεχομένως την ανάγκη μεταφοράς καυσίμων ή μπαταριών για την αποθήκευση ενέργειας.
«Οι συνάδελφοί μου και εγώ αναμένουμε, μέσα στο σύνολο των πιθανών τεχνολογιών για την παροχή ηλεκτρικής ενέργειας σε μακρινά σημεία, ότι η δέσμη ισχύος θα λάμψει, κυριολεκτικά» γράφει ο Paul Jaffe Ph.D., Power Beaming και Space Solar Lead στο U.S. Naval Research Laboratory, σε άρθρο του στο τεύχος του Ιουνίου του IEEE Spectrum.
Είναι προφανές ότι εάν η συγκεκριμένη τεχνολογία κλιμακωθεί με επιτυχία μετά από τα πειραματικά στάδια, θα μπορούσε να αλλάξει το παιχνίδι για την επανάσταση της πράσινης ενέργειας.
Παρόλο που βρίσκεται ακόμα στα αρχικά στάδια, οι ερευνητές πιστεύουν ότι έχει τη δυνατότητα να ανατρέψει τον τρόπο κατανομής της ενέργειας στη Γη, στο διάστημα και από το διάστημα στη Γη.
«Μετάδοση» μετά από 50 χρόνια
Οι ιδέες και τα πειράματα υπάρχουν εδώ και δεκαετίες. Ωστόσο, μόλις πρόσφατα, το U.S. Naval Research Laboratory ανακοίνωσε την πιο σημαντική επίδειξη δέσμης ισχύος εδώ και σχεδόν 50 χρόνια.
Η ομάδα απέδειξε τη σκοπιμότητα της επίγειας δέσμης ισχύος μικροκυμάτων μεταδίδοντας 1,6 κιλοβάτ πάνω από 1 χιλιόμετρο στο πλαίσιο του έργου Safe and COntinuous Power bEaming – Microwave (SCOPE-M), το οποίο χρηματοδοτείται από το Γραφείο του Υφυπουργού Άμυνας των ΗΠΑ.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια δέσμη μικροκυμάτων 10 gigahertz (GHz), η οποία πιστεύουν ότι είναι μια εξαιρετική επιλογή επειδή αυτή η τεχνολογία είναι φθηνή και ώριμη και ακόμη και σε έντονες βροχοπτώσεις, η απώλεια ενέργειας είναι μικρότερη από 5%.
Τα συστήματα δέσμης ισχύος μικροκυμάτων (microwave power beaming) χρησιμοποιούν πομπούς με ηλεκτρονικούς ενισχυτές solid-state και ορίζοντες συστοιχίες με παραβολικές ή μεταϋλικές κεραίες. Ο δέκτης, που ονομάζεται rectenna, μπορεί να μετατρέψει την ηλεκτρομαγνητική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια άμεσου ρεύματος σε ασύρματα συστήματα μεταφοράς ενέργειας.
Η ομάδα έχει διαπιστώσει ότι είναι δυνατή η χρήση μιας δέσμης με τέτοια πυκνότητα ισχύος που είναι ασφαλής για τα πουλιά, τα ζώα και τους ανθρώπους. Επιπλέον, η αποδοτικότητά της εντός των ορίων ασφαλείας μπορεί να υπερβεί το 70%, δηλαδή υπερδιπλάσια από αυτή ενός τυπικού ηλιακού πάνελ, σύμφωνα με τον Jaffe.
Ακόμη εκτιμάται ότι η ακτίνα ενέργειας του διαστήματος προς τη Γη, για παράδειγμα, θα μπορούσε να μετριάσει την εξάρτηση από την παροχή καυσίμων για στρατεύματα, τα οποία μπορεί να είναι ευάλωτα σε επιθέσεις.
Σύμφωνα με τον Christopher Rodenbeck, Ph.D., Head of the Advanced Concepts Group στο NRL, η δέσμη ισχύος θα μπορούσε να είναι η απόλυτη πράσινη τεχνολογία, η οποία μπορεί να παρέχει ισχύ 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα, σε αντίθεση με άλλες πηγές καθαρής ενέργειας.
«Αυτό είναι κάτι που καμία άλλη μορφή καθαρής ενέργειας δεν μπορεί να κάνει σήμερα. Από την άποψη του επιπέδου τεχνολογικής ετοιμότητας, αισθάνομαι ότι είμαστε πολύ κοντά στο να επιδείξουμε ένα τέτοιο σύστημα», όπως δήλωσε.
Σημειώνεται ότι σήμερα υπάρχουν εταιρείες και start ups που συνεργάζονται και αναπτύσσουν τεχνολογία δέσμης ισχύος, η οποία θα μπορούσε να τροφοδοτεί έξυπνα δίκτυα και να δημιουργήσει ένα ασύρματο παγκόσμιο ενεργειακό δίκτυο.
