Chińscy naukowcy opracowali system laserowego ładowania dronów w locie
Zespół badaczy z Chińskiego Uniwersytetu Lotnictwa Cywilnego zaprezentował prototyp technologii, która umożliwia bezprzewodowe przekazywanie energii do dronów podczas lotu. System wykorzystuje wiązkę lasera oraz specjalny odbiornik oparty na ogniwach perowskitowych i materiale termoelektrycznym. Rozwiązanie może w przyszłości wydłużyć czas pracy bezzałogowych statków powietrznych.
Celem projektu jest umożliwienie zasilania bezzałogowych statków powietrznych bez konieczności ich lądowania, co mogłoby znaleźć zastosowanie m.in. w monitorowaniu terenów leśnych, inspekcjach infrastruktury czy dostawach przesyłek.
System został opracowany przez badaczy z Chińskiego Uniwersytetu Lotnictwa Cywilnego. Energia przesyłana jest za pomocą zielonego lasera, a następnie odbierana przez moduł wyposażony w perowskitowe ogniwa fotowoltaiczne.
Konstrukcja odbiornika nie ogranicza się jednak wyłącznie do konwersji światła na energię elektryczną. Naukowcy zastosowali również warstwę termoelektryczną, która wykorzystuje ciepło generowane przez laser. Różnica temperatur pomiędzy stroną skierowaną w kierunku wiązki a chłodniejszą częścią urządzenia pozwala na wytwarzanie dodatkowej energii elektrycznej, zwiększając sprawność całego układu.
„Wyobraźmy sobie przyszłość, w której drony kontrolujące lasy, monitorujące katastrofy lub dostarczające przesyłki nie muszą często lądować, aby wymienić akumulatory. Wraz z wydłużaniem się misji dronów czas pracy akumulatorów stał się jedną z największych przeszkód” - powiedziała Jianhua Han z Chińskiego Uniwersytetu Lotnictwa Cywilnego.
Według autorów badań prototyp osiągnął sprawność konwersji energii na poziomie 38,49 proc. Oznacza to, że niemal dwie piąte energii dostarczanej przez laser zostało zamienione na energię elektryczną. Badacze podkreślają, że jest to jeden z najwyższych wyników uzyskanych dla podobnych systemów pracujących w takich warunkach.
Jednym z głównych wyzwań podczas prac okazało się skuteczne odprowadzanie ciepła z odbiornika. Nadmierny wzrost temperatury ograniczał efektywność działania warstwy termoelektrycznej i całego systemu.
„Kiedy testowaliśmy urządzenie pod działaniem lasera dużej mocy, kamera termowizyjna wskazała temperaturę od 80 do 90 stopni Celsjusza. Była ona znacznie wyższa, niż się spodziewaliśmy, co uświadomiło nam, że gromadzenie się ciepła stanowi o wiele poważniejszy problem, niż sądziliśmy” - relacjonuje dr Han.
Aby poprawić chłodzenie, naukowcy przeprowadzili demonstrację z wykorzystaniem nieruchomego modelu drona. Odbiornik energii zamontowano pod skrzydłem, w którym wykonano specjalne kanały powietrzne. Po skierowaniu wiązki lasera na moduł udało się zasilić śmigło modelu, a przepływające przez skrzydło powietrze chłodziło urządzenie, zwiększając jego wydajność.
