Pentagon i Raytheon będą kontynuować prace nad bezprzewodowym systemem przesyłu energii
Personel wojskowy USA z przenośnym generatorem małej mocy
Od kilku lat Pentagon, jego jednostki i kontrahenci pracują nad stworzeniem technologii bezprzewodowego przesyłu energii. Jeśli takie prace zakończą się sukcesem, armia amerykańska będzie miała możliwość stworzenia zasadniczo nowych sieci dostaw energii. Dotychczas przeprowadzono szereg badań w tym kierunku, a obecnie program przechodzi do etapu tworzenia i testowania sprzętu eksperymentalnego.
Nowa umowa
14 listopada Raytheon ogłosił, że otrzymał nowy kontrakt od departamentu wojskowego. Zamówienie zrealizuje dział zaawansowanego rozwoju. Warunki i koszt umowy nie zostały jeszcze ujawnione, ale spółka przedstawiła główne cele i zadania, które zostaną osiągnięte w najbliższej przyszłości.
Nowy kontrakt jest kolejnym krokiem w realizacji przyjętej kilka lat temu Operacyjnej Strategii Energetycznej Departamentu Obrony Narodowej. Wcześniej firma Raytheon brała już udział w kilku projektach w tym kierunku, a teraz ponownie angażuje się w rozwiązywanie ważnych problemów.
W ramach nowego kontraktu firma musi opracować, wyprodukować i przetestować obiecujące systemy bezprzewodowego przesyłu energii. Zasada działania takich środków nie została jeszcze wyjaśniona. Jednocześnie wskazuje się, że muszą one być kompatybilne ze sprzętem i sprzętem wojskowym, jakim dysponuje armia USA.
Kompaktowa elektrownia słoneczna
W komunikacie prasowym dewelopera wspomniano o ogólnych celach nowego projektu. Za pomocą środków bezprzewodowych planuje się uproszczenie systemu zasilania żołnierzy. Umożliwią przesyłanie energii do odbiorcy bez konieczności układania tradycyjnej komunikacji. Wszystko to pozwoli Ci zmniejszyć ilość generatorów na stanowisku lub całkowicie się ich pozbyć. Zmniejszy to zapotrzebowanie na paliwo i uprości logistykę. Zmniejszone zostanie również ryzyko związane z uszkodzeniem zapasów paliwa.
Projekt MOC
Przypomnijmy, że Pentagon, reprezentowany przez różne swoje wydziały i struktury, od dłuższego czasu bada temat bezprzewodowego przesyłu energii i próbuje nawet stworzyć realne projekty tego typu. Przykładowo w 2022 roku Agencja Zaawansowanych Projektów Badawczych DARPA ogłosiła rozwój programu POWER, którego celem jest stworzenie nowych systemów dostaw energii.
Nazwa programu odzwierciedla jego cele i zadania: akronim POWER oznacza Persistent Optical Wireless Energy Relay. W ramach tego projektu DARPA planuje znaleźć sposoby przesyłania energii elektrycznej „bezprzewodowo” za pomocą środków optycznych.
Wstępne badania trwały trochę czasu i zakończyły się w połowie 2023 roku. Do tego czasu agencja sformułowała podstawową koncepcję projektu, na podstawie której planowano w najbliższej przyszłości opracować rzeczywiste urządzenia i narzędzia. Pierwotnie planowano je wystawić do testów, a następnie, po potwierdzeniu parametrów projektowych, wprowadzić do eksploatacji próbnej.
Zasada działania systemu POWER
We wrześniu 2023 roku program POWER wszedł w nową fazę. Agencja DARPA zdecydowała się kontynuować prace i ogłosiła konkurs na stworzenie prawdziwego sprzętu. Zgłoszenia do udziału w konkursie złożyli Raytheon, Draper i BEAM Co. Zaproponowali wstępne projekty na podstawie własnych decyzji.
W ramach ogłoszonego konkursu trzy uczestniczące firmy muszą opracować projekty i zbudować systemy demonstracyjne technologii. Te źródła energii zostaną przetestowane w laboratorium i ewentualnie na poligonie. Wszystkie prace potrwają 20 miesięcy i powinny zakończyć się do końca wiosny 2025 roku.
Uruchomienie drugiej fazy programu POWER planowane jest na początek przyszłego roku. Uczestnicy będą musieli stworzyć mobilny sprzęt do dostarczania energii i zademonstrować go na stanowisku testowym. Tym razem eksperymentalne produkty będą przesyłać energię zarówno do odbiorców stacjonarnych, jak i mobilnych platform lotniczych.
Można przypuszczać, że niedawny kontrakt, który otrzymał Raytheon, ma bezpośredni związek z wynikami pierwszego etapu konkursu POWER i stanowi przygotowanie do przejścia do drugiego. Niektóre punkty w komunikacie prasowym firmy o otrzymaniu zamówienia pośrednio potwierdzają tę wersję.
Laser nie bojowy
DARPA ujawniła już główne idee programu POWER. Proponuje się bezprzewodowe przesyłanie energii za pomocą wiązki lasera. Będzie to wymagało specjalnych środków nadawczo-odbiorczych, a także, jeśli to konieczne, pośrednich wzmacniaczy. Są to urządzenia, nad którymi aktualnie pracują uczestnicy konkursu.
Koncepcja wzmacniacza powietrznego firmy POWER
System POWER musi pozyskiwać energię elektryczną z istniejących sieci lub z generatorów o odpowiednich charakterystykach. Energia elektryczna musi być doprowadzona do systemu przesyłowego. Zasadniczo będzie to kompleks laserowy z odpowiednio mocnym emiterem i środkami naprowadzania wiązki. Taki nadajnik musi przekształcić energię elektryczną w światło i wysłać ją w pożądanym kierunku.
Wiązkę należy przesłać do systemu odbiorczego wyposażonego w panele słoneczne i urządzenia do konwersji mocy. Jest podłączony do środków dystrybucji energii pomiędzy odbiorcami końcowymi.
W systemie POWER znajdą się także wzmacniacze pośrednie. Ich zadaniem jest zwiększenie odległości przesyłu energii i kompensacja różnych cech terenu. W szczególności wzmacniacze umożliwią wysyłanie energii poza horyzont.
Zakłada się, że przemienniki będą budowane w oparciu o platformy powietrzne zdolne do długotrwałego lotu m.in. z zawieszeniem w jednym miejscu. Oferowane są dwie opcje wyposażenia docelowego. Pierwszy polega na zastosowaniu systemu ruchomych luster w celu przekierowania wiązki do odbiornika lub innego wzmacniaka. Druga opcja sugeruje zastosowanie „pośrednich” paneli słonecznych i lasera.
Plusy i minusy
Koncepcja POWER w obecnej formie obiecuje szereg ważnych możliwości i korzyści, które przyciągnęły uwagę DARPA i Pentagonu. Nie jest jednak pozbawiony wad, a pozbycie się ich będzie zadaniem odrębnym i trudnym. W związku z tym niektóre problemy proponowanego systemu mają charakter fundamentalny i trzeba będzie się z nimi pogodzić.
Główne trudności projektu POWER są związane z wykorzystaniem lasera. Musi mieć dużą moc, która zaspokoi potrzeby odbiorców energii. W takim przypadku wymagana jest rezerwa mocy, aby zrekompensować straty podczas przechodzenia przez powietrze lub zjawiska atmosferyczne. Ostateczna wydajność i niezawodność takiego systemu może nie być wystarczająco wysoka.
Należy pamiętać, że skupiona wiązka o dużej mocy jest niebezpieczna. Musi być wycelowany w odbiorniki z dużą dokładnością, w przeciwnym razie może dojść do uszkodzenia lub zniszczenia elementów systemu POWER lub otaczających obiektów.
Ponadto nie należy oczekiwać, że laserowy system przenoszenia mocy będzie prosty i tani w produkcji i obsłudze. Pod względem wskaźników ekonomicznych będzie ustępować wszelkim alternatywnym rozwiązaniom. Ograniczy to tempo i objętość jego wdrażania i funkcjonowania.
Perspektywy i rzeczywistość
Pentagon od dawna szuka niezawodnych i wydajnych sposobów bezprzewodowego przesyłania energii, ale jak dotąd nie udało mu się to. Teraz DARPA i jej kontrahenci podejmują kolejną próbę stworzenia takiego systemu i ponownie liczą na sukces. W ramach programu POWER przeprowadzono już niezbędne badania i podpisano umowy na opracowanie rzeczywistych próbek sprzętu.
W najbliższej przyszłości firmy uczestniczące w programie POWER powinny zademonstrować swoje osiągnięcia w laboratorium i miejscu testowym. W szczególności Raytheon zaprezentuje swój projekt. Czy ona i jej konkurenci byli w stanie rozwiązać swoje problemy i stworzyć system o pożądanych właściwościach, okaże się w nadchodzących miesiącach.
Informacja