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(Crédito: USNRL/PowerLight Technologies)

La Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) se está preparando para implementar un sistema inalámbrico de transmisión y distribución de energía de próxima generación, posible gracias a su asociación con un líder en tecnología de transmisión de energía inalámbrica de larga distancia.

La empresa de ingeniería estadounidense PowerLight Technologies , que se especializa en sistemas de transmisión de energía que incluyen tecnologías capaces de entregar energía inalámbrica mediante láser, ha anunciado que fue seleccionada junto con otros líderes de la industria para asociarse con DARPA en su innovador programa Persistent Optical Wireless Energy Relay (POWER ) . 

Uno de los esfuerzos más ambiciosos que DARPA tiene actualmente en desarrollo, el programa POWER, tiene como objetivo producir una red de energía inalámbrica dinámica capaz de utilizar tecnología de haz para enviar energía a los combatientes a la velocidad de la luz, permitiendo una red de energía de múltiples rutas que pueda entregar energía inalámbrica . poder en múltiples dominios .



Un componente clave que impulsa el programa POWER es la tecnología innovadora de PowerLight, que convierte kilovatios de electricidad de prácticamente cualquier fuente en haces de luz dirigidos de alta potencia que pueden transmitirse de forma segura e invisible a un receptor diseñado para convertir la luz que recibe nuevamente en energía utilizable.

TRANSMISIÓN DE ENERGÍA INVISIBLE PARA EL EJÉRCITO DEL MAÑANA

La tecnología de transmisión de energía inalámbrica de PowerLight funciona recolectando electricidad que se convierte en fotones en forma de un haz concentrado de luz láser. Luego, el rayo se moldea y optimiza para retener su potencia, y está rodeado por un anillo de cierre de seguridad que evita que cualquier cosa que pueda cruzarse inadvertidamente con él antes de ser disparado a distancia. La energía se recolecta una vez que llega a su destino mediante un panel solar especializado, después de lo cual se vuelve a convertir en electricidad utilizable.

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Arriba: Diagrama que ilustra cómo la energía eléctrica se convierte en fotones y se transmite ópticamente a un receptor con la tecnología de transmisión de energía inalámbrica de PowerLight (Crédito: PowerLight Technologies).

Además de sus tecnologías de transmisión, PowerLight también ha desarrollado capacidades de energía a través de fibra, así como una arquitectura de sistema de seguridad avanzada, allanando el camino hacia su implementación a gran escala no solo para los esfuerzos actuales de DARPA con el programa POWER, sino también para aplicaciones industriales. en los años venideros.

Hablando con The Debrief en una entrevista, el CTO y cofundador de PowerLight, Tom Nugent, dijo que el eslogan no oficial de la compañía se ha convertido en “kilovatios sobre kilómetros”, ya que han trabajado para optimizar la tecnología para su uso en telecomunicaciones, defensa, espacio y otros sectores que requieren energía. Capacidades de transmisión a grandes distancias.

Nugent dijo que la empresa tuvo su origen en 2006, cuando conoció al fallecido Dr. Jordan Kare, quien cofundó la empresa con él bajo el nombre de la empresa LaserMotive (que se convirtió en PowerLight Technologies en 2017 ).

“Formamos un equipo y ganamos el Desafío del Centenario de la NASA en transmisión de energía a finales de 2009”, dijo Nugent a The Debrief . Después de ese éxito, Nugent y otro miembro del equipo renunciaron a sus trabajos en ese momento para centrarse únicamente en el desarrollo de la tecnología de transmisión de energía.

“Pasamos varios años en lo que yo llamo modo I+D, ampliando las diferentes capacidades de rendimiento”, dijo Nugent, lo que incluyó medir la distancia a la que se podía lograr de manera confiable la transmisión de energía, así como implementar características de seguridad para su uso.

Aunque siempre hubo aplicaciones comerciales en mente, un paso crucial para facilitar el desarrollo de las capacidades de transmisión de energía inalámbrica de la compañía fue su decisión de colaborar con el Departamento de Defensa de EE. UU. en la creación de soluciones innovadoras para una variedad de desafíos que enfrenta el ejército.

“La compañía tomó la decisión en 2015 de alinearse con el Departamento de Defensa, porque era demasiado pronto para la actividad comercial”, dijo a The Debrief durante la entrevista Richard Gustafson, director ejecutivo y director de PowerLight.

“Hemos pasado más de siete años en el Departamento de Defensa realizando pruebas, validaciones y documentación de terceros muy rigurosas de esta tecnología”, dijo Gustafson. “Este ha sido realmente un juego de supervivencia, donde puedes imaginar y demostrar que la tecnología tendrá valor en estas aplicaciones”.

La clave para el desarrollo de las capacidades de PowerLight a través de su asociación con el Departamento de Defensa fue encontrar soluciones únicas a uno de los desafíos más antiguos del ejército.

“Se trataba de poder en el campo de batalla y cómo entregar energía a lugares operativos remotos que son difíciles de encontrar hoy en día”, dijo Gustafson a The Debrief, “donde hay lanzamientos aéreos desde helicópteros que transportan combustible diesel”.

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(Crédito: DARPA)

Entregar energía de manera confiable a zonas de guerra que, en ocasiones, se encuentran entre los lugares más difíciles del mundo para llegar no es una tarea sencilla. Hacer frente a este desafío, junto con el desarrollo de capacidades para impulsar drones, así como la amplia gama de sensores y activos utilizados actualmente por el ejército de EE. UU., se encontraban entre los objetivos fundamentales en los que PowerLight se centró.

Sin embargo, Gustafson dijo que el enfoque de la compañía en muchas de estas aplicaciones de defensa comenzó a revelar áreas complementarias de la industria donde dichas tecnologías podrían tener aplicaciones beneficiosas similares.

“Resulta que, cuando miras esos casos de uso y comienzas a construirlos, hay muchos paralelos con lo que está sucediendo con la industria”, dijo Gustafson a The Debrief , señalando la energía requerida para las celdas pequeñas 5G, los drones de reparto, y una variedad de otras tecnologías.

“Todos necesitan energía”, dijo Gustafson. “Bueno, ¿cómo se distribuye la energía cuando la red está limitada en términos de lo que puede alcanzar?”

“Ese proceso de pasar por todos esos años de validación ha abierto la puerta para que las empresas industriales y comerciales nos miren y digan: ‘esta tecnología es real y se está moviendo más rápido de lo que pensábamos’”.

EL ESLABÓN PERDIDO EN LOS SISTEMAS ENERGÉTICOS MILITARES

Gustafson dijo que una gran parte del éxito de la compañía implica su enfoque en el desarrollo tecnológico en un área que es un componente fundamental de la arquitectura de poder militar que antes faltaba.

“La defensa ha invertido mucho dinero en la generación y el almacenamiento de energía”, dijo Gustafson a The Debrief . “El eslabón perdido ha sido la distribución”.

Más allá de suministrar energía a zonas de difícil acceso en el campo de batalla, Gustafson también señala el espacio y las limitaciones actuales impuestas por el peso y el espacio de almacenamiento que requiere transportar combustible tradicional.

“No hay energía en el espacio, por lo que debes descubrir cómo distribuirla una vez que estés en la luna”.

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La tecnología de transmisión de energía inalámbrica de PowerLight podría permitir tener energía disponible para futuras misiones lunares (Crédito: PowerLight).

Gustafson dijo que por mucho que las tecnologías inalámbricas de transmisión de energía de la compañía hayan asegurado su lugar como un activo para esfuerzos como el programa POWER de DARPA, ha sido la seguridad y confiabilidad de las tecnologías de PowerLight las que han ayudado a la compañía a ser reconocida como líder.

“Realmente ha solidificado la posición de liderazgo que ha tomado PowerLight, basada en nuestros sistemas de seguridad de haz y la innovación en torno a los receptores de energía que hemos construido”, dijo Gustafson.

DE LA LUZ DISPERSA A LA ENERGÍA DIRIGIDA

Nugent dijo a The Debrief que uno de los objetivos del programa POWER de DARPA implica utilizar el desarrollo de tecnologías en el pasado relacionadas con armas de energía dirigida, como láseres de alta potencia, que pueden usarse para enviar energía desde lugares donde está fácilmente disponible (como bases militares o grandes veleros) hasta zonas de difícil acceso.

“El programa está aprovechando una gran cantidad de dinero que el Departamento de Defensa ha gastado a lo largo de los años en armas de energía dirigida, y busca utilizar estos láseres de muy alta potencia en un sitio donde haya energía disponible”, explicó Nugent.

Sin embargo, surgen varios desafíos al intentar proyectar energía a grandes distancias, que involucran principalmente lo que sucede con la luz que viaja a altitudes más bajas.

“El desafío es que a bajas altitudes, la atmósfera absorberá y dispersará la luz”, dijo Nugent a The Debrief . “Hace que sea difícil recorrer decenas o incluso cientos de kilómetros. Pero a medida que se llega a mayores altitudes, el aire es mucho más tenue. No hay tanto polvo, por lo que esas pérdidas pueden ser relativamente pequeñas”.

“Y entonces, al tomar esa energía donde la tienes disponible, convertirla en luz y enviarla a un relé de gran altitud… ahora haces rebotar ese rayo una, dos o varias veces para enviarlo cientos de kilómetros hacia abajo donde se emite”. retroceder a, digamos, los soldados en tierra que necesitan energía para todos sus dispositivos y es posible que no puedan regresar a una base o lugar donde haya energía disponible”.

Nugent también dijo que los aviones que requieren reabastecimiento de sistemas de energía pero que pueden no ser capaces de aterrizar son otra aplicación en la que dichas tecnologías podrían ser muy beneficiosas. Sin embargo, para que las transferencias de energía realmente estén disponibles en todos los dominios, también debe ser posible bajo el agua, un entorno para el que PowerLight también tiene una solución única.

FIBRAS ÓPTICAS PARA TRANSMISIÓN DE ENERGÍA

“También tenemos esta tecnología de energía óptica a través de fibra”, dijo Nugent a The Debrief, que funciona de manera similar a cómo funciona la tecnología inalámbrica de transmisión de energía de la compañía, solo que con fibras ópticas en lugar de láseres.

“No es necesario controlar la potencia”, explicó Nugent. “La envías a fibra óptica, y luego la fibra óptica transfiere esa luz como en el espacio libre y la convierte nuevamente en electricidad”.

“La fibra es útil bajo el agua porque los ROV o sensores submarinos con frecuencia ya tienen conexiones de fibra óptica para datos”, dijo Nugent, lo que permite una distribución de energía mucho más segura y flexible a ubicaciones de aguas profundas y en otros entornos submarinos.

TRANSMISIÓN INALÁMBRICA DE ENERGÍA AL ESPACIO Y MÁS ALLÁ

Nugent dijo a The Debrief que existen numerosas aplicaciones espaciales para la tecnología PowerLight, que incluyen la transmisión de energía de satélite a satélite, así como la transmisión de energía a naves espaciales, observatorios espaciales e incluso vehículos exploradores en la superficie de la luna.

“Ciertamente hay mucho interés en transmitir energía a los rovers que se dirigen a los cráteres de la Luna permanentemente en sombra”, dijo Nugent. “Y hay interés en transmitir energía desde la órbita lunar hasta la superficie cuando estás lejos de los polos para pasar las dos semanas de noche lunar”.

“Nuestra visión simple era comercializar esta tecnología hace una década”, dijo Gustafson a The Debrief durante la entrevista, “sin saber exactamente cómo sería, porque nadie podía predecirlo”.

“Cuando se puede analizar la distribución de energía desde el punto de generación hasta el punto de necesidad sin tener una infraestructura intermedia, esa es una propuesta muy grande. Ésa es una propuesta para los países en desarrollo y para la idea de transmitir energía desde el espacio a la Tierra”.

“Por lo tanto, todo esto tiene la posibilidad de ser un factor muy importante en el desarrollo económico y en el futuro de cómo operamos y vivimos en este planeta”, dijo Gustafson.

“No sabíamos hacia dónde iba todo esto. Y ahora estamos en un lugar donde se está volviendo más claro y es mucho más emocionante porque la tecnología es real”.

“Se está volviendo realmente intensamente emocionante”, añadió Gustafson.

“Nunca podríamos haber anticipado esto”.

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