Laserladdningstekniken närmar sig

Enligt japanska Nikkei Sangyo Shimbun har Tokyo laseremitterande föremål som kan omvandla ljusenergi till elektricitet. Detta kommer inte bara att eliminera behovet av att konfigurera laddningskablar för mobiltelefoner och hushållsapparater, utan kommer också att göra det möjligt för elfordon (EV) att ladda utan att behöva stanna. Detta liv borta från laddningskablar skulle kunna förverkligas 2050.

Principen för laserladdning är mycket enkel: elektrisk energi används för att avge laserljus, och föremålet som bestrålas av laserljuset omvandlas sedan till elektrisk energi av en kraftgenereringspanel. Tomoyuki Miyamoto, docent vid Tokyo Institute of Technology, sa att laserladdning kan tas i praktisk användning så snart som möjligt om effektivitets- och säkerhetsproblemen kan lösas.

 

Miyamotos team har kunnat använda lasrar för att leverera cirka 10 watt ström. De kan också använda den för att manipulera radiokontrollsystem och använda lasrar på marken för att hålla drönare i stas. Dessutom kan deras teknik ladda undervattensdrönare också, eftersom den inte hindras av vatten.

De flesta av de vanligaste trådlösa laddningsteknikerna idag använder principen om elektromagnetisk induktion, som utnyttjar det magnetiska fältet som skapas när en spole spänningssätts för att leverera elektrisk energi. Trådlös laddning av mobiltelefoner är ett praktiskt exempel. Även om den här metoden har en laddningseffektivitet på cirka 90 procent, måste avståndet mellan telefonen och laddaren hållas inom några centimeter.

 

På längre avstånd är det mer gynnade alternativet trådlös laddning i mikrovågsugn. Denna teknik kräver användning av elektromagnetiska vågor av en specifik våglängd. Men vid laddning över långa avstånd minskar överföringseffektiviteten avsevärt med avståndet, vilket gör det svårt att utföra högeffektöverföring. Dessutom kan elektromagnetiska vågor orsaka brus i mottagarens maskin, vilket lätt kan orsaka fel.

 

Däremot kan energiomvandlingshastigheten för en laser bibehållas på cirka 50 procent när man utför kraftöverföring på långa avstånd. Laser anses allmänt som ett tekniskt sätt att förverkliga trådlös laddning med hög effekt på långa avstånd.

 

Denna laddningsmetod är dock inte perfekt, säkerhetsfrågan är mycket knepig. Eftersom laserkraften är mycket hög, när människokroppen är mycket farlig, måste se till att användningen av en obemannad miljö, eller relevanta platser för personal tillgång till strikt förvaltning.

 

Miyamoto sa att laserladdningsteknik först kan prövas på obemannade lagersensorer och automatiserade styrda fordon (AGV). Obemannade lagersensorer är uppsatta i lagrets alla hörn, vissa kan även röra sig fritt i lagret och kan avfyras från toppen av lagret med laser kontinuerligt ladda. Tekniken förväntas vara i drift omkring 2030.

 

Forskarna försöker också ladda apparater och mobiltelefoner medan någon är närvarande. De garanterar säkerheten genom att bestämma en persons plats genom komponenter som kameror och stoppa laseravfyrningen när en person närmar sig. Att ha den här typen av teknik kommer att möjliggöra kontinuerlig högeffektsladdning av elbilar med laser för att hålla dem i rörelse.

 

Utomlands har startups inom detta område etablerats en efter en.

 

USA-baserade PowerLight Technologies och svenska Ericsson har samarbetat kring empiriska experiment med trådlös laserströmförsörjning för 5G-basstationer. Israels Wi-Charge utvecklar trådlös laddningsteknik för IoT-enheter.

 

Miyamoto förklarar att Japan däremot har gjort små praktiska framsteg, men att det finns ett växande antal företag som är intresserade av området. Miyamoto och andra arbetar för att främja informationsdelning genom relaterade seminarier.

 

Tidigare har lasrar använts för att göra minnen som CD- och DVD-skivor, förutom att de används inom området informationskommunikation som optiska fibrer. Den har också använts för att bearbeta metaller genom att utnyttja den värmealstrande funktionen hos laserfokusering, som är oumbärlig för industrin.

 

Lasrar kommer också till sin rätt inom områdena ansiktsigenkänning och autonom körning. Ansiktsigenkänningsfunktionen hos mobiltelefoner använder infraröda lasrar för att få fram tredimensionella egenskaper i ansiktet för att avgöra om användaren är ägaren.

 

Bilar kan använda laser för att belysa sin omgivning i autonomt körläge för att bestämma formen och placeringen av hinder.

 

Antalet scenarier där lasrar kan användas fortsätter att växa. Det finns försök att utnyttja dess höga energiinnehåll för kärnfusionskraftproduktion. Högeffektlasrar är fokuserade på en enda punkt, och en fusionsreaktion underlättas av kompression och uppvärmning under högdensitetsförhållanden. Nystartade företag i olika länder är aktivt engagerade i relaterade FoU-aktiviteter.

 

Inom jordbruket kan lasrar användas för att övervaka växternas tillväxt och markförhållanden, och kan även användas för att eliminera ogräs och insekter, och därigenom minska användningen av bekämpningsmedel och förverkliga obemannade växtfabriker.

 

I framtiden kommer lasrar också att användas inom en mängd olika områden.