Drahtlose Stromübertragung über 1 Kilometer

Die Forschungseinrichtung Naval Research Laboratory (NRL) der US-Marine hat es geschafft, elektrische Energie mit einer Leistung von 1,6 Kilowatt drahtlos über eine Distanz von einem Kilometer zu übertragen.

Der Strom wird in Mikrowellen umgewandelt und in einem gerichteten Strahl an einen Empfänger gesendet. Eine Schüssel dient als Sendeantenne und kann den Strahl genau fokussieren. Am Empfangsende wird eine sogenannte Rectenna (englisch: Rectifying Antenna) – eine gleichrichtende Antenne – verwendet. Diese besteht aus vielen kleinen Mikrowellenantennen, die im X-Band arbeiten, dem Frequenzbereich zwischen 7 und 11,2 Gigahertz. Die eintreffenden elektromagnetischen Wellen werden dann durch eine Diode in Gleichstrom umgewandelt.

Das US-Verteidigungsministerium plant, die drahtlose Energieübertragung künftig für ihre Zwecke einzusetzen. Die Idee ist es, Truppen im Einsatz aus dem Weltraum mit Energie zu versorgen und sie dadurch unabhängig von lokaler Treibstoffversorgung zu machen. Das Projekt „Safe and Continuous Power Beaming – Microwave“ (Scope-M) zielt darauf ab, ein Kilowatt Strom über eine Entfernung von einem Kilometer zu übertragen.

Getestet hat das NRL die Übertragung an zwei verschiedenen Orten: auf dem Militärgelände in Blossom Point, Maryland, wurde ein Spitzenwert von 1,6 Kilowatt erreicht, womit das angestrebte Ziel deutlich übertroffen wurde.
Am zweiten Ort – am Haystack Ultra-Wideband Satellite Imaging Radar-Standort des Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Massachusetts – sei die Spitzenleistung zwar niedriger, die durchschnittliche Leistung jedoch deutlich höher ausgefallen, so Paul Jaffe, Leiter der Sparte Power Beaming and Space Solar. Dadurch wurde auch mehr Energie übertragen. Das Getriebe funktionierte außerdem bei starkem Regen mit weniger als 5 % Leistungsverlust.

Laut den Forscher*innen birgt die drahtlose Energieübertragung kein Risiko. „Als Ingenieure entwickeln wir Systeme, die diese Sicherheitsgrenzen nicht überschreiten“, sagte Jaffe. „Das bedeutet, dass es für Vögel, Tiere und Menschen sicher ist.“ In vorherigen Projekten sei die Energie durch einen Laser mit einer viel höheren Leistungsdichte übertragen worden. Ein Sicherheitssystem schaltete dann den Strahl ab, sobald ihm etwas zu nahe kam. Die Leistungsdichte bei Scope-M sei jedoch so gering gewesen, dass es auch ohne diese automatische Abschaltung sicher sei.

Quelle: golem.de, Werner Pluta, 22.04.2022
Bild: Gayle Fullerton / NRL