20 de julio de 2024

DARPA desarrolla una red de energía inalámbrica con láseres.

Espera transmitir energía a lo largo de 200 kilómetros, incluso desde conjuntos orbitales

DARPA espera transmitir energía a lo largo de 200 kilómetros desde el espacio. Su objetivo no es llevar electricidad a los hogares, sino entregar energía a lugares donde resultaría difícil, costoso o peligroso llegar con infraestructura de red o envíos de combustible o baterías.

La Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados de Defensa (DARPA, por sus siglas en inglés) es una agencia del Departamento de Defensa de Estados Unidos que se dedica a desarrollar nuevas tecnologías para uso militar.

Entre sus proyectos más innovadores se encuentra el programa Persistent Optical Wireless Energy Relay (POWER, por sus siglas en inglés), que busca crear una red de energía inalámbrica con láseres.

El objetivo de POWER es transmitir energía eléctrica desde una fuente a un receptor a través de un haz de luz láser, sin necesidad de cables ni conexiones físicas.

Esto permitiría alimentar dispositivos remotos, como drones, sensores o satélites, que no tienen acceso a fuentes convencionales de energía o que requieren una gran autonomía y movilidad.

Para lograr esto, POWER se basa en el concepto de relés ópticos inalámbricos, que son dispositivos capaces de recibir, amplificar y retransmitir la energía láser. Estos relés se ubicarían en plataformas aéreas, como globos, aviones o helicópteros, y formarían una red que podría cubrir grandes distancias y superar los obstáculos terrestres o atmosféricos.

Según Paul Jaffe, director del programa POWER en DARPA, explica en un comunicado que esta tecnología tiene el potencial de “avanzar en la transmisión de energía en órdenes de magnitud” y de establecer una red energética “resiliente y a la velocidad de la luz”. 

Además, afirma que la transmisión de energía con láseres podría tener aplicaciones civiles, como la carga inalámbrica de vehículos eléctricos o el acceso a fuentes renovables remotas.

Tres fases

El programa POWER se divide en tres fases: la primera consiste en el diseño conceptual de los relés ópticos; la segunda, en la integración de estos relés en cápsulas transportables por plataformas aéreas; y la tercera, en la demostración de la transmisión de 10 kilovatios de potencia láser a una distancia de 200 kilómetros.

Para llevar a cabo este proyecto, DARPA ha contratado a tres equipos liderados por las empresas BEAM, Draper y RTX Corporation. Cada equipo tendrá que desarrollar su propio diseño de relé óptico y demostrar su funcionamiento en un entorno real. Los relés se evaluarán según su eficiencia, precisión, calidad y regulación de la energía transmitida.

Tres fases

El programa POWER se divide en tres fases: la primera consiste en el diseño conceptual de los relés ópticos; la segunda, en la integración de estos relés en cápsulas transportables por plataformas aéreas; y la tercera, en la demostración de la transmisión de 10 kilovatios de potencia láser a una distancia de 200 kilómetros.

Para llevar a cabo este proyecto, DARPA ha contratado a tres equipos liderados por las empresas BEAM, Draper y RTX Corporation. Cada equipo tendrá que desarrollar su propio diseño de relé óptico y demostrar su funcionamiento en un entorno real. Los relés se evaluarán según su eficiencia, precisión, calidad y regulación de la energía transmitida.

Transmisión de energía

La transmisión de energía es una tecnología que permite enviar energía eléctrica de un lugar a otro sin cables ni conexiones físicas. Esto se puede lograr mediante el uso de ondas electromagnéticas, como microondas o láseres, que transportan la energía a través del aire o del espacio. La transmisión de energía tiene varias aplicaciones potenciales, como alimentar dispositivos remotos, vehículos eléctricos, satélites o incluso bases lunares.

El principio básico de la transmisión de energía es convertir la energía eléctrica en una forma de radiación electromagnética, emitirla desde una fuente o transmisor, captarla con un receptor o rectena (rectifying antena) y volver a convertirla en energía eléctrica.

El transmisor y el receptor deben estar alineados y sintonizados para la misma frecuencia y polarización de la onda. La eficiencia y la seguridad de la transmisión dependen de varios factores, como la distancia, el ángulo, el clima, los obstáculos y las interferencias.

Ventajas y desafíos

La transmisión de energía ofrece algunas ventajas sobre los métodos convencionales de distribución de energía, como la reducción de las pérdidas por resistencia, la eliminación de los cables y las torres, la flexibilidad y la movilidad, y la posibilidad de acceder a fuentes renovables lejanas o inaccesibles. Además, la transmisión de energía podría facilitar el desarrollo de sistemas espaciales, como paneles solares orbitales o misiones planetarias.

Sin embargo, la transmisión de energía también plantea algunos desafíos técnicos, económicos y sociales. Entre los aspectos técnicos se encuentran el diseño y la optimización de los componentes, el control y la estabilidad del haz, la mitigación de los efectos atmosféricos, la integración con las redes eléctricas existentes y el cumplimiento de los estándares y regulaciones.

Entre los aspectos económicos se encuentran el costo y la rentabilidad de la infraestructura, el mercado y la competencia, y los incentivos y subsidios. Entre los aspectos sociales se encuentran el impacto ambiental y sanitario, la aceptación pública y la confianza, y las implicaciones éticas y geopolíticas.

Novedades técnicas

La transmisión de energía, en cualquier caso, no es una idea nueva. De hecho, fue propuesta por primera vez por Nikola Tesla a principios del siglo XX. Sin embargo, no fue hasta mediados del siglo pasado cuando se realizaron los primeros experimentos exitosos con microondas y láseres. Desde entonces, se han llevado a cabo numerosos proyectos e investigaciones en diferentes partes del mundo, tanto en tierra como en el espacio.

En relación con esas tecnologías previas de transmisión inalámbrica de energía, POWER se diferencia en varios aspectos.

En primer lugar, en la forma de transmitir la energía: POWER usa láseres, mientras que otros proyectos usan microondas, ondas de radio o ultrasonidos.

En segundo lugar, en la estructura de la red: POWER se basa en relés ópticos inalámbricos que se ubican en plataformas aéreas y forman una red que puede cubrir grandes distancias y superar los obstáculos terrestres o atmosféricos. Otros proyectos pueden usar antenas fijas, satélites o drones.

También se diferencia en el objetivo del proyecto: POWER busca transmitir los citados 10 kilovatios de potencia láser a una distancia de 200 kilómetros, lo que podría alimentar dispositivos remotos, vehículos eléctricos o satélites. Otros proyectos pueden tener objetivos diferentes, como transmitir energía solar desde el espacio, cargar dispositivos móviles sin cables o comunicar datos a alta velocidad..

Fuente: https://www.levante-emv.com/tendencias21/2023/10/05/darpa-desarrolla-red-energia-inalambrica-92955157.html