TOKYO - 17 septanm, 2025 -NTT, Inc. (Kye Jeneral: Chiyoda, Tokyo; Prezidan ak Direktè Jeneral: Akira Shimada; apre sa "NTT") ak Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (Kye Jeneral: Chiyoda, Tokyo; Prezidan ak Direktè Jeneral: Eisaku Ito; apre sa "MHI") te fè yon eksperyans optik transmisyon pouvwa san fil lè l sèvi avèk reyon lazè 1 kilomèt lwen transmèt enèji san fil. Lè nou irradiasyon reyon lazè ak yon pouvwa optik 1 kW, nou te reyisi resevwa 152 W nan pouvwa elektrik 1 kilomèt lwen. Sa a make pi gwo efikasite nan mond lan nan yon transmisyon pouvwa optik san fil lè l sèvi avèk yon eleman konvèsyon fotoelektrik Silisyòm (Remak 2) nan yon anviwònman ki gen gwo twoub atmosferik.
Rezilta sa a montre posiblite pou bay pouvwa nan sit byen lwen. Nan tan kap vini, li espere aplike nan transmisyon pouvwa sou demann nan zile aleka ak zòn katastwòf-kote kab kouran yo pa ka enstale.
Reyalizasyon sa a te pibliye nan magazin Britanik Electronics Letters nan dat 5 out 2025.
Jan nou koumanse
Nan dènye ane yo, teknoloji transmisyon pouvwa san fil pou aparèy tankou smartphones, aparèy portable, dron, ak machin elektrik, ki ka bay elektrisite san yo pa itilize câbles, te ranmase atansyon. Gen de kalite sistèm transmisyon pouvwa san fil: youn sèvi ak mikwo ond ak lòt la sèvi ak reyon lazè. Transmisyon pouvwa mikwo ond san fil deja nan itilizasyon pratik ak itilizasyon li yo ap agrandi. Nan lòt men an, optik transmisyon pouvwa san fil lè l sèvi avèk reyon lazè pa te mete nan itilizasyon pratik, men li espere reyalize kontra enfòmèl ant long -transmisyon pouvwa san fil sou lòd la nan kilomèt pa pran avantaj de gwo dirèktivite nan reyon lazè (Figi 1).
Pwospektiv pwochen anvizaje devlopman enfrastrikti pwochen -jenerasyon ki kapab bay kouran ak elaji kouvèti kominikasyon nan sitiyasyon ak rejyon kote elektrisite oswa rezo kominikasyon pa disponib, tankou pandan katastwòf, nan zile aleka, zòn montay, oswa nan lanmè. Sa a gen ladan l bay pouvwa jisteman nan zòn espesifik oswa deplase platfòm tankou dron. Pou reyalize yon livrezon pouvwa ki trè egzak ak long-distans, mande pou transmisyon pouvwa san fil ki baze sou lazè-ki pran avantaj de direksyon fò li yo.
Defi nan teknoloji ki deja egziste ak reyalizasyon eksperyans sa a
Efikasite nan teknoloji transmisyon pouvwa optik san fil jeneralman ba, ak amelyorasyon nan efikasite se yon pwoblèm pou itilizasyon pratik. Youn nan rezon ki fè sa a se ke lè gwo -distans lazè pwopagasyon, espesyalman nan atmosfè a, distribisyon entansite a vin inegal, ak efikasite nan konvèti reyon lazè nan pouvwa elektrik nan eleman konvèsyon foto-elektrik la vin ba.
Nan eksperyans sa a, nou konbine teknoloji travès NTT a fòme ak teknoloji k ap resevwa limyè MHI a pou amelyore efikasite transmisyon pouvwa lazè san fil. Nou te fè yon eksperyans transmisyon pouvwa san fil optik -longdistans nan yon anviwònman deyò lè l sèvi avèk teknoloji ki fòme gwo-long distans plat ki fòme gwo bout bwa a sou bò transmisyon pou reyalize entansite gwo bout bwa inifòm apre pwopagasyon 1 kilomèt, ak pwodiksyon teknoloji nivelman aktyèl ki siprime enfliyans nan fluctuations atmosferik ak yon homogenizer ak sikui nivelman sou bò k ap resevwa a.
Soti janvye rive fevriye 2025, nou te fè yon eksperyans transmisyon pouvwa optik san fil sou pist la nan Nanki-Ayewopò Shirahama nan vil Shirahama, distri Nishimuro, Prefecture Wakayama (Figi 2). Yon izolwa transmisyon ekipe ak yon sistèm optik pou emèt reyon lazè yo te enstale nan yon bout pist la, epi yo te mete yon izolwa resepsyon ki gen yon panèl resepsyon limyè -a 1 kilomèt lwen.
Pandan transmisyon, yo te mete aks optik lazè a nan yon wotè ki ba apeprè 1 mèt anwo tè a epi li te aliyen orizontal. Kòm yon rezilta, gwo bout bwa a te afekte anpil pa chofaj tè ak van, epi yo te fè eksperyans nan nan kondisyon ki gen gwo twoub atmosferik.
Anndan izolwa transmisyon an, yo te pwodwi yon reyon lazè ak yon pouvwa optik 1035 W. Sèvi ak yon eleman optik difraktif (DOE) (Remak 3), gwo bout bwa a te fòme pou kreye yon distribisyon entansite inifòm nan yon distans 1 kilomèt. Anplis de sa, yo te itilize yon glas volan gwo bout bwa pou jisteman dirije gwo bout bwa a ki gen fòm nan direksyon panèl la k ap resevwa. Gwo bout bwa a soti nan ouvèti izolwa transmisyon an epi li pwopaje sou 1 kilomèt nan espas ouvè, finalman rive nan izolwa resepsyon an.
Pandan pwopagasyon, ajitasyon atmosferik te lakòz fluctuations nan entansite gwo bout bwa a, ki te kreye tach cho. Sa yo te difize pa yon homogenizer nan izolwa resepsyon an, sa ki lakòz yon gwo bout bwa inifòm ke yo te iradyasyon sou panèl la k ap resevwa. Lè sa a, gwo bout bwa lazè a te konvèti avèk efikasite nan pouvwa elektrik (Figi 3). Yon eleman konvèsyon foto-elektrik ki baze sou Silisyòm te adopte pou panèl k ap resevwa a, pran an kont tou de pri ak disponiblite.
Nan eksperyans sa a, pouvwa elektrik mwayèn ekstrè soti nan panèl la k ap resevwa te 152 W (Figi 4), ki koresponn ak yon efikasite transmisyon pouvwa san fil nan 15%, defini kòm rapò a nan resevwa pouvwa elektrik transmèt pouvwa optik. Rezilta sa a make pi gwo efikasite transmisyon pouvwa optik san fil nan mond lan ki te janm demontre lè l sèvi avèk yon eleman konvèsyon fotoelektrik ki baze sou Silisyòm-nan kondisyon gwo twoub atmosferik. Anplis de sa, livrezon kouran kontinyèl te kenbe avèk siksè pou 30 minit, sa ki konfime posiblite pou transmisyon pouvwa ki dire lontan -l sèvi ak teknoloji sa a.
Remak: Soti nan yon pèspektiv sekirite, sistèm transmisyon optik la ak panèl k ap resevwa yo chak te enstale andedan ti joupa yo pou anpeche ekspoze aksidan nan gwo -rayon lazè pouvwa ak gaye nan limyè reflete.
En teknik
Long-teknoloji pou fòme travès plat
Pou amelyore efikasite konvèsyon foto-elektrik, li nesesè fè distribisyon entansite ensidan an gwo bout bwa sou inifòm eleman konvèsyon foto-elektrik la.
Nan etid sa a, nou pwopoze yon metòd pou fòme gwo bout bwa ki pèmèt inifòmite entansite apre pwopagasyon long-distans. Nan apwòch sa a, pati ekstèn gwo bout bwa a transfòme nan yon modèl bag-ki gen fòm yon lantiy aksikon (Remak 4). Pati santral la nan gwo bout bwa a se faz-modile pou elaji atravè efè yon lantiy konkav. Pandan gwo bout bwa a ap pwopaje, gwo bout bwa ki gen fòm bag-ak gwo bout bwa santral elaji a sipèpoze piti piti, sa ki lakòz yon distribisyon entansite inifòm nan kote sib la, jan yo montre nan Figi 5.
Pou eksperyans la, nou optimize konsepsyon gwo bout bwa a pou reyalize pwofil entansite vle a nan yon distans 1 kilomèt. Te fòme gwo bout bwa a te aplike lè l sèvi avèk yon eleman optik difraktif, ki te amelyore inifòmite nan entansite gwo bout bwa a nan pozisyon sib la ki sitiye 1 kilomèt lwen.
Sòti aktyèl nivelman teknoloji
Kòm gwo bout bwa lazè a pwopaje nan atmosfè a, li afekte pa tourbiyon atmosferik, ki deranje distribisyon entansite a. Malgre ke plat-teknik fòm gwo bout bwa ki dekri pi wo a ka inifòm distribisyon entansite a, gwo tibilans ka toujou lakòz fòmasyon nan gwo -tach entansite, jan yo montre nan Figi 6.
Pou rezoud pwoblèm sa a, nou te plase yon omojenize travès devan panèl k ap resevwa limyè a{0}. Homogenizer a gaye gwo -tach entansite pou gwo bout bwa a iradyasyon inifòm sou panèl la. Anplis de sa, sikui nivelman yo te konekte ak chak eleman konvèsyon foto-elektrik sou panèl la k ap resevwa. Sikui sa yo ede siprime fluctuations nan pwodiksyon aktyèl ki te koze pa tourbiyon atmosferik epi kontribye nan estabilize pwodiksyon an jeneral pouvwa.
De teknoloji sa yo fè li posib pou reyalize inifòmite gwo bout bwa nan transmisyon lòd kilomèt-, ki te difisil ak metòd konvansyonèl fòm gwo bout bwa, ak estabilize pwodiksyon nan anviwònman deyò. Kòm yon rezilta, yo prevwa ke rezèv kouran ki estab nan kote ki lwen tankou zile izole ak zòn ki afekte dezas-yo vin posib.
Wòl chak konpayi
NTT: Konsepsyon ak aplikasyon optik transmisyon tankou teknik fòm travès
MHI: Konsepsyon ak aplikasyon optik fotodetektè tankou panno fotodetektè, homogenizers, ak sikui nivelman.
Devlopman nan lavni
Teknoloji sa a pèmèt transmisyon efikas ak ki estab nan enèji sou distans ki long menm anba ajitasyon atmosferik. Nan eksperyans sa a, yo te itilize Silisyòm kòm eleman konvèsyon fotovoltaik. Sepandan, lè w itilize aparèy fotovoltaik ki fèt espesyalman pou matche ak longèdonn limyè lazè a, ou ka espere menm pi wo efikasite transfè pouvwa. Anplis de sa, itilizasyon sous limyè lazè ak pi gwo pouvwa pwodiksyon ta fè li posib bay pi gwo kantite elektrisite.
Kòm yon rezilta, livrezon elektrik fleksib ak rapid ka reyalize nan zòn ki lwen tankou dezas-rejyon ak zile aleka, kote enstalasyon câbles elektrik te tradisyonèlman difisil. Pi lwen pase aplikasyon terès yo, yo ka anvizaje yon pakèt nouvo ka itilize tou ki baze sou teknoloji sa a (Figi 7). Miyò, dirèktivite segondè a ak divergence ki ba nan reyon lazè pèmèt pou konsepsyon an nan aparèy ki resevwa kontra enfòmèl ant ak ki lejè. Sa a se yon gwo avantaj pou platfòm mobil ki fè fas a limit strik nan pwa ak kapasite chaj.
Pou egzanp, lè w konbine teknoloji sa a ak teknik volan travès, li vin posib pou delivre pouvwa san fil nan dron nan vòl. Sa a evite kontrent operasyonèl tankou aterisaj pou ranplasman batri oswa itilizasyon kab ekipman pou kouran ki atache, sa ki pèmèt operasyon kontinyèl long-dire ak long-. Kapasite sa yo kapab amelyore siveyans zòn dezas-yo ak relè kominikasyon nan zòn lajè-nan rejyon montay oswa maritim, aplikasyon ki te difisil pou reyalize anvan.
Anplis de sa, aplikasyon potansyèl nan espas yo antisipe, ki gen ladan livrezon pouvwa nan platfòm mobil tankou HAPS (High Altitude Platform Station) (Remak 5), ki tonbe nan sijè ki abòde lan nan mak espas NTT a, NTT C89 (Remak 6). Gade pi devan, teknoloji a ta ka aplike nan pouvwa sant done espas ak rovers linè, osi byen ke nan sistèm enèji solè espas kote elektrisite transmèt soti nan satelit jeostasyonèr nan tè a atravè lazè. Aplikasyon sa yo reprezante zòn ki gen gwo potansyèl pou ekspansyon mache.
Atravè kolaborasyon ant NTT ak MHI, nou reyalize teknoloji transfè pouvwa san fil lazè ki pi efikas nan mond lan nan kondisyon ki afekte anpil nan fluctuations atmosferik yo. Reyalizasyon sa a reprezante yon etap enpòtan nan direksyon bati yon fondasyon teknolojik inovatè ki ka satisfè yon pakèt bezwen sosyete, soti nan repons pou katastwòf rive nan devlopman espas.
