Inhalt
- Was ist eine Gleichrichtungsantenne?
- Die Geschichte der Gleichrichtungsantenne
- Die aktuelle und zukünftige Verwendung von Korrekturantennen
- Wie die Energieübertragung über gleichgerichtete Antennen mit dem kabellosen Laden verglichen wird
Tamara Wilhite ist technische Redakteurin, Wirtschaftsingenieurin, Mutter von zwei Kindern und veröffentlichte Science-Fiction- und Horror-Autorin.
Was ist eine Gleichrichtungsantenne?
Eine Gleichrichtungsantenne oder eine Gleichrichterantenne ist für die drahtlose Energieübertragung vorgesehen. Gleichrichterantennen verwenden Mikrowellenfrequenzen bis zu 1 GHz. Diese hohen Frequenzen sind notwendig, um die Effizienz des Systems zu maximieren, da es wirklich nicht möglich ist, die noch effizienteren Terahertz-Frequenzen zu verwenden.
Die Geschichte der Gleichrichtungsantenne
Nikola Tesla stellte sich vor mehr als einem Jahrhundert ein drahtloses elektrisches System vor. Es schien in Reichweite zu sein, als Mikrowellen-Relais-Netzwerke in den 1950er Jahren drahtlose Kommunikation zwischen Europa und den Vereinigten Staaten ermöglichten. Die drahtlose Energieübertragung war jedoch aufgrund hoher Verluste nicht praktikabel.
Die mögliche Verwendung von Gleichrichterantennen für die Übertragung von Mikrowellenleistung wurde 1964 von William C. Brown demonstriert. Er benutzte eine Gleichrichtungsantenne, um einen ferngesteuerten Hubschrauber drahtlos mit Strom zu versorgen.
Das Versprechen von drahtlosen Mikrowellen-Energieübertragungssystemen (MPT) wurde schließlich Wirklichkeit, als Neuseelands Startup-Versorgungsunternehmen im Jahr 2020 bekannt gab, dass sie drahtlose Stromversorgungssysteme einführen werden. Dies wäre die erste reale Verwendung von Gleichrichtungsantennen.
Die aktuelle und zukünftige Verwendung von Korrekturantennen
Theoretisch könnten wir Gleichrichtungsantennen verwenden, um die Leistung von Solarpanel-Arrays im Orbit auf Empfangsantennen auf der Erde abzustrahlen. Das ist ein zentraler Handlungspunkt in "Fallen Angels" und dem Science-Fiction-Film "Libra" von 1978. Aber kann diese Technologie Realität werden?
Im Jahr 2020 gab Emrod bekannt, dass es eine Partnerschaft mit Powerco, dem zweitgrößten Versorgungsunternehmen in Neuseeland, eingehen wird, um drahtlose elektrische Übertragungssysteme in schwer erreichbaren Gebieten einzurichten. Emrod würde den vom Netz kommenden Strom in Mikrowellen umwandeln. Die Gleichrichtungsantennen würden diese Mikrowellen zur nächsten Relaisstation strahlen. Diese Relaisantennen müssen sich in Sichtweite zueinander befinden. Irgendwann werden die Mikrowellen wieder in Elektrizität umgewandelt, unabhängig davon, ob sie an den Endverbraucher geliefert oder über herkömmliche Stromleitungen gesendet werden. Ihr System sendet einen zylindrischen Strahl von einer Antenne zur anderen, wodurch Verluste minimiert werden. Laut Emrod hat das System einen Wirkungsgrad von nahezu hundert Prozent. Im Gegensatz dazu hat ein Mikrowellenherd einen Wirkungsgrad von 70%.
Sie möchten auch einen möglichst schmalen Strahl, damit Ihr Kraftübertragungssystem keine Zugvögel brät. Das ist übrigens ein Problem bei Solartürmen. Emrod sagt, dass sie einen Schutzring aus Laserstrahlen verwenden, um die Strahlen abzuschalten, wenn sich Vögel oder sogar Menschen nähern.
Wo würden drahtlose Energieübertragungssysteme eingesetzt? Sie könnten verwendet werden, um Energie über tückisches Gelände und Gebiete zu übertragen, in denen schlechtes Wetter regelmäßig herkömmliche Stromleitungen ausschaltet. Es könnte verwendet werden, um Strom durch Berggebiete und Offshore-Standorte zu übertragen, wo es teuer wäre, traditionelle Stromleitungen zu verlegen.
Wie die Energieübertragung über gleichgerichtete Antennen mit dem kabellosen Laden verglichen wird
Die drahtlose Stromversorgung hat beim drahtlosen Laden von Smartphones und anderen tragbaren Geräten rasante Fortschritte gemacht. Das kabellose Laden Ihres Smartphones erfolgt jedoch in der Regel über Magnetresonanz (MR) oder induktive Energieübertragung (IPT), nicht über Gleichrichterantennen.
Induktives Laden wird häufiger für mittelgroße Geräte wie Küchengeräte und Smartphones verwendet. Sie können auch zeitlich veränderliche elektrische Felder verwenden, um Energie zu übertragen. Sehr kleine Akkus können über Funk aufgeladen werden. Dies ist jedoch nur eine Option für Geräte mit geringem Stromverbrauch wie Smartwatches. Diese Systeme werden verwendet, weil sie für den Einsatz in der Umgebung von Personen sicher sind. Sie sind aber auch eine kurze Reichweite. Zum Beispiel erfordert das Induktionsladen im Wesentlichen, dass die Empfangsvorrichtung in physischem Kontakt mit der Induktionsspule steht. Es wurde nachgewiesen, dass Gleichrichterantennen Entfernungen von mehr als dreißig Metern aufweisen, und Fortschritte in der Technologie könnten diese um den Faktor zehn erhöhen.
