Systemy zasilania laserowego i transmisji danych firmy SunCubes
Instalacja pilotażowa firmy SunCubes
Poszukiwania bezprzewodowych metod przesyłu energii trwają od dawna. W szczególności proponowane są systemy wykorzystujące wiązkę laserową i konwertery fotowoltaiczne. Włoska firma SunCubes Srl zaprezentowała niedawno nową wersję takiego urządzenia. Opracowane przez firmę systemy mogą zastąpić różnego rodzaju kable, akumulatory i urządzenia radiokomunikacyjne.
Dane i energia
Mediolańska firma SunCubes Srl rozpoczęła działalność kilka lat temu i od razu zaczęła zgłębiać obiecujące technologie energetyczne. Jej głównym celem było opracowanie nowych metod bezprzewodowego przesyłu energii. W swoich projektach firma wykorzystywała zarówno istniejące pomysły, jak i własne rozwiązania techniczne.
W latach 2022-23 SunQubes wyprodukował pierwszy eksperymentalny laserowy system przesyłu energii. We współpracy z Movyon, przeprowadził testy terenowe tego urządzenia. System zademonstrował swoją funkcjonalność, ale jego wydajność była ograniczona. Przykładowo, zasięg przesyłu energii nie przekroczył 50 metrów.
Istniejący projekt został później udoskonalony przy udziale Leonardo. Przeprowadzono testy, zwiększając zasięg transmisji do 600 metrów. Moc wyjściowa odbiornika systemu pozostała jednak ograniczona. Mimo to uznano to za sukces i prace kontynuowano.
System nadawczy SCL-15W-D10 prezentowany na targach Seafuture 2025.
Po zakończeniu wstępnych testów, SunCubes rozpoczął prace nad w pełni funkcjonalnymi systemami nadającymi się do praktycznego użytku. Pierwszy projekt otrzymał oznaczenie SCL-15W-D10, co odzwierciedlało jego główne cechy, i został również nazwany „Light”. Trwają również prace nad produktem SCLY-100W, znanym również jako Lucy, o innych możliwościach i wyższej wydajności.
Poszukuje zleceń
W dniach 29 września – 2 października we Włoszech odbyły się targi wojskowo-techniczne Seafuture 2025, poświęcone uzbrojeniu i sprzętowi morskiemu. Firma SunCubes Srl wzięła w nich udział i po raz pierwszy publicznie zaprezentowała swoje rozwiązania.
Prototyp systemu „Light” wraz z materiałami promocyjnymi był prezentowany w pawilonie wystawowym. Zaprezentowano również przyszły produkt o nazwie „Lucy”. Projekt ten jest wciąż na wczesnym etapie rozwoju, a deweloper nie jest w stanie zademonstrować rzeczywistej instalacji pilotażowej.
System SCL-15W-D10 jest podobno w końcowej fazie rozwoju. Zostanie wprowadzony na rynek w najbliższej przyszłości, a zamówienia będą naliczane. System SCLY-100W pojawi się w sprzedaży w późniejszym terminie. Jednak potencjalna data rozpoczęcia produkcji nie została jeszcze ogłoszona.
SunQubes oferuje nowe systemy do zastosowań w różnych dziedzinach. Materiały promocyjne firmy aktywnie poruszają temat ich zastosowania w bezzałogowych statkach powietrznych. lotnictwoCo więcej, „Light” lub „Lucy” mogą być wykorzystywane w bezzałogowych systemach nawodnych – dlatego projekty te zaprezentowano na wystawie morskiej. W jednym z filmów promocyjnych podobny system został „rozmieszczony” na bazie księżycowej, gdzie wiązka elektryczności ładowała akumulatory łazika.
Demonstracja przesyłu energii do odbiornika naziemnego
Deweloper nie jest jeszcze gotowy do rozpoczęcia produkcji nowych systemów, ale już prezentuje je na targach. Prawdopodobnie liczy na zainteresowanie potencjalnych klientów. Jeśli projekty Light i Lucy rzeczywiście przyciągną uwagę, kontrakty mogą pojawić się już w momencie ich premiery.
Technologie laserowe
Podstawowe zasady obu projektów SunCubes są dość proste. Oba systemy zawierają nadajnik i odbiornik o wymaganej wydajności i możliwościach. Nadajnik laserowy jest instalowany na ziemi lub na nośniku i podłączony do źródła zasilania.
Podczas działania laser zamienia energię elektryczną na światło i kieruje ją do odbiornika. Odbiornik jest zamontowany na platformie bezzałogowej lub innym nośniku i dokonuje odwrotnej konwersji. Energia elektryczna z odbiornika jest wykorzystywana przez nośnik do zasilania systemów pokładowych.
Laser może być również używany do przesyłania danych w formacie cyfrowym. Odbywa się to za pomocą modulowanego promieniowania i odpowiednich urządzeń w dwóch urządzeniach w systemie.
Prezentowany na wystawie system oświetleniowy SCL-15W-D10 łączy w sobie obie funkcje i umożliwia transmisję energii oraz danych. Można go instalować na platformach mobilnych i używać z ładunkami ruchomymi. Istnieją jednak ograniczenia dotyczące prędkości i zwrotności nośników.
Praca z bezzałogowymi statkami powietrznymi
Nadajnik systemu oświetleniowego to zdalnie sterowany moduł z platformą w kształcie litery U i cylindrycznym modułem laserowym. Obudowa lasera ma średnicę 300 mm i długość 550 mm. Kable łączą nadajnik ze źródłem zasilania i panelem sterowania. Napędy celownicze umożliwiają naprowadzanie dwuwymiarowe.
Urządzenie odbiorcze to dysk z fotokomórkami. Jest ono zamontowane pionowo na nośniku i przetwarza wiązkę na energię elektryczną i/lub dane. Wymiary i waga tego urządzenia nie zostały ujawnione. Twierdzi się jednak, że przewyższa ono dostępne na rynku akumulatory pod względem masy i parametrów mocy.
Produkt Light został zaprojektowany do pracy na dystansie do 1 km. W optymalnych warunkach może przesyłać moc 15 W lub dane z prędkością do 10 Mb/s. Te parametry są wystarczające do pracy z lekkimi bezzałogowymi statkami powietrznymi (UAV) lub innymi urządzeniami o ograniczonym poborze mocy.
Deweloper przyznaje, że system SCL-15W-D10 charakteryzuje się niską sprawnością. Podczas pracy zużywa on do 150-200 watów, a ze względu na wewnętrzne straty energii moc lasera nie przekracza 100 watów. Straty te zależą od odległości między urządzeniami i warunków atmosferycznych. Ostatecznie do odbiornika dociera zaledwie 15 watów. Rzeczywista prędkość transmisji danych jest podobnie ograniczona.
Przyszły system SCLY-100W będzie zbudowany na tych samych zasadach co istniejący SCL-15W-D10, ale będzie się znacząco różnił. Przede wszystkim będzie mógł przesyłać moc do 100 W na odległość do 3 km. Ponadto projekt ten wyeliminuje transmisję danych.
Urządzenie Lucy jest opracowywane głównie z myślą o systemach bezzałogowych. Będzie ono wyposażone w funkcję automatycznego śledzenia statków powietrznych lub innych platform oraz będzie mogło utrzymywać wiązkę laserową na odbiorniku. W przypadku pogorszenia warunków lub utraty widoczności, odbiornik będzie zasilany baterią zapasową.
Sukcesy, plany i rzeczywistość
Firma SunCubes Srl opracowała własną wersję technologii przesyłu energii z wiązki laserowej i zademonstrowała ją w ośrodku testowym. Obecnie pracuje nad dwoma projektami mającymi na celu stworzenie rzeczywistych systemów tej klasy, które mogłyby zostać skomercjalizowane, a być może nawet sprzedane.
Warto zauważyć, że SunQubes nie jest pierwszą firmą, która podjęła ten temat. Wcześniej różne firmy próbowały stworzyć własne wersje systemów przesyłu energii laserowej. Rozwiązania te były również testowane w laboratoriach i na poligonach doświadczalnych, wykazując zadowalające rezultaty. Jednak żaden z tych systemów nie wyszedł poza testy i pokazy wystawowe.
Włoscy specjaliści twierdzą, że osiągnęli już wyniki wystarczające do wdrożenia systemu w praktyce. Prototyp SCL-15W-D10 zademonstrował możliwość przesyłu mocy 15 watów na odległość około 1 km. Trwają również prace nad mocniejszym systemem o potrojonym zasięgu. Jednocześnie badane są metody wdrożenia takich urządzeń w rzeczywistych instalacjach.
Z technicznego punktu widzenia systemy Light i Lucy są niezwykle interesujące. Pokazują one, że pierwotną zasadę transmisji danych i energii można zaimplementować „w metalu”. Jednocześnie łatwo zauważyć, że oba systemy mają szereg specyficznych cech i wad, które mogą komplikować ich działanie i/lub negatywnie wpływać na rzeczywiste rezultaty.
Zastosowania kosmiczne
Główne zalety produktów SunCubes wynikają bezpośrednio z możliwości zdalnego przesyłu energii. Takie systemy mogą uprościć zasilanie różnych urządzeń i systemów, również w trudnych warunkach. Wiązka laserowa może być stosowana w miejscach, gdzie układanie kabli lub instalacja niezależnego generatora lub akumulatora jest niemożliwa lub niepraktyczna. Ponadto laser może przesyłać dane z relatywnie dużą prędkością. Ten kanał komunikacyjny nie może zostać wykryty ani zakłócony przez urządzenia elektroniczne.
Nowe technologie i systemy mogą znaleźć zastosowanie w wielu dziedzinach, a deweloper koncentruje się na systemach bezzałogowych, w szczególności statkach powietrznych. Laser z systemem śledzenia może przesyłać zasilanie do bezzałogowego statku powietrznego (UAV) i utrzymywać z nim łączność. Teoretycznie takie źródło zasilania zapewnia praktycznie nieograniczony czas lotu i komunikację odporną na zakłócenia. Co więcej, w przeciwieństwie do tzw. statków powietrznych uwięzionych, UAV zyskuje pewną swobodę manewru. Wszystkie te cechy mogą być przydatne również w innych dziedzinach.
Wadami systemów Light i Lucy są złożona konstrukcja i wysokie koszty produkcji. Ponadto, w obecnej formie, oba systemy nie oferują dużej mocy i zasięgu. Oba te parametry mogą ulec dalszemu pogorszeniu pod wpływem czynników zewnętrznych. W niektórych warunkach efektywne wykorzystanie lasera może być całkowicie niemożliwe.
Zatem nowe projekty SunCubes Srl mają zarówno mocne, jak i słabe strony. Rozwiązania te mogą znaleźć zastosowanie w niektórych obszarach, a nawet wykazać przewagę nad tradycyjnymi metodami zasilania. Jednak takie zastosowania są niezwykle rzadkie, a korzyści z nich płynące są znikome. Pojawiają się również pytania dotyczące wykonalności wdrożenia tych nowych technologii.
W każdym razie włoska firma opracowała oryginalne systemy i wkrótce wprowadzi je na rynek. Wtedy okaże się, czy mają one potencjał komercyjny i znajdą praktyczne zastosowanie. Niezależnie od rezultatu, te rozwiązania są warte uwagi.
informacja