Версия для печати темы
Нажмите сюда для просмотра этой темы в обычном формате
Форум AtomInfo.Ru _ Курилка _ Эксперимент по беспроводной передаче энергии на расстояние
Автор: AtomInfo.Ru 8.10.2016, 10:12
http://www.roscosmos.ru/22717/
Для проведения эксперимента была использована трасса на территории предприятия, где расстояние между излучателем и приёмником составляет 1,5 км. В процессе испытаний лазерный луч с помощью уникальной системы наведения был направлен в приёмник и успешно трансформирован в электроэнергию, использованную затем для электроснабжения другого лазера и зарядки мобильного телефона. Для визуализации эксперимента был использован зеленый маркерный лазер. При мощности лазера в 5 ватт аккумулятор ёмкостью 2000 mАh заряжается за 8 часов.
Следующий эксперимент будет уже в космосе - между МКС и "Прогрессом".
Автор: Didro 8.10.2016, 12:04
В чем уникальность?
Лазеры?
Кремниевые панельки?
КПД лазера 1, максимум 2%, КПД солнечной панельки тоже 10-15%.
Малолетним блатным зазнайкам не дают покоя результаты похороненного в 1994 году проекта, с концентрацией СВЧ излучения, подачей его на орбиту и прием на земле, с полным КПД почти 92%?
Была у нас такая мразь, глебом зволась, которая уехала к япошкам с частью документов, к счастью несущественных.
Прокрутите архивы новостей за 96-98 гг., когда обрадованные япошки всем заявили что до 2000 г. на орбите у них будет станция мощностью не менее 1 ГВт.
Вот если бы глеб был действительно спецом, а не машинисткой, перепечатавшей документы, может тогда у них что-нибудь и вышло.
Автор: Татарин 9.10.2016, 2:00
? Гм...
Это что-то из прошлого века...
У ПП-лазеров КПД больше 70% (в ИК диапазоне)... там правда, качество излучения никакое, но то такое дело, житейское. Если обычный неодим светодиодами накачивать, то 30% у мощных промлазеров. Ну, те, которые не по ватту уже, а сотни Вт, или даже киловатты-десятки кВт.
А у обычной кремниевой СБ под когерентным светом с энергией чуть больше ширины ЗЗ КПД за 90%.
Автор: Татарин 9.10.2016, 2:04
"Уникальности", конечно, никакой нет... Люди уже и дроны запитывали, а там десятки Вт, и система слежения чуток интереснее...
Опять же, применимость всего этого... Куда - непонятно.
Но система таки более чем реальная, рабочая и так далее. Если в космосе реально есть нужда в таком (скажем, чтоб зря большие солнечные батареи не тягать), то как раз с лазером - есть смысл, а с СВЧ - вообще никакого.
Автор: Didro 10.10.2016, 6:25
А у обычной кремниевой СБ под когерентным светом с энергией чуть больше ширины ЗЗ КПД за 90%.
На поселок сколько таких диодов понадобится, Китай на сколько десятилетий загрузим каждым домом?
А КПД панелек обратно преобразовать ИК, хоть на 1% натянут?
Автор: generalissimus1966 10.10.2016, 9:36
А КПД панелек обратно преобразовать ИК, хоть на 1% натянут?
Сквозной к.п.д. "ПП ИК лазер" - "кремниевая панель, оптимизированная под монохроматичное излучение" получается чуть больше половины, с учётом к.п.д. блока питания лазера и к.п.д. преобразователя после фотовольтаики.
Автор: Татарин 10.10.2016, 13:38
А КПД панелек обратно преобразовать ИК, хоть на 1% натянут?
На какой "поселок"?
Вообще, такие штуки - для питания удаленных движущихся объектов - роботы, дроны... для космоса вот чего-то там хотят.
Ну и эта "ирония" была бы как-то понятна лет 30 назад, когда лазеры со светодиодной накачкой были перспективной темой в лабораториях, а светодиоды были индикаторами с милливатной мощностью.
Нынче как бы волоконный лазер на киловатты на заводе не редкость.
Про КПД панелек я сказал. У самых обычных кремниевых СБ из магазина (вот тех самых, у которых КПД от солнца 16-20%) потери при преобразовании солнечного света в основном - от несоответствия света энергии запрещенной зоны. У кремния она что-то там около 1.1эВ (длина волны около микрона, ближний ИК), любой свет энергичнее все равно даст пару с этой энергией. Вся остальная энергия будет профукана.
А свет менее энергичный вообще не создаст пары.
Поэтому, если хочется большого КПД от солнца - наворачивают дико дорогие многопереходные СБ, с множеством переходов под свой свет. Сначала снимаем пенки с синего, потом - с красного, потом уже ловим оставшийся ИК... и все равно потери.
На "своей родной" длине волны (вот этот самый микрон для кремния) современная полупроводниковая СБ - очень эффективна. Потери - только на термализацию, дефекты, немного омических, в общем - мелочи жизни. При этом и они падают с ростом удельной мощности света (все рекорды КПД поставлены с концентрацией света).
Если у нас лазер с правильной длиной волны, то эффективность - отличная!
Автор: Didro 10.10.2016, 19:22
Для передвижных тем более СВЧ, а не свет.
Да и к ИК панельки кроме нагрева ничего не дает, максимальный КПД как раз в УФ диапазоне, где вместо диодов тогда уж обычную дугу в ртути.
Автор: Татарин 10.10.2016, 20:44
Да и к ИК панельки кроме нагрева ничего не дает, максимальный КПД как раз в УФ диапазоне, где вместо диодов тогда уж обычную дугу в ртути.
Вы, простите, чушь несёте. В смысле, таки совсем.
Интернет-то у Вас есть? Вот возьмите и посмотрите ширину ЗЗ кремния.
Ну или сразу так:
Автор: Татарин 10.10.2016, 20:53
Тут нужно пояснить: это график по энергии. Ну или по КПД - как угодно. Квантовая эффективность будет выглядеть такой горизонталью.
Вот там, где красная линия обрывается - это ширина ЗЗ кремния - 1.12эВ.
Видите, где максимум у красной и у синей кривых? В ИК, чуть-чуть не доходя до неё. Потому что именно там минимум потерь на термализацию, вся энергия идёт создание электронно-дырочной пары, которую потом растащит поле перехода.
Меньше - уже не будет пары.
Выше - лишняя энергия кванта бессмысленно тратится в тепло (если зелёный 2эВ квант упал на батарею, то батарея всё равно отдаст полезной энергии как для ИК-кванта, на 1.1эВ, а остальное - в тепло).
А почему в жёстком УФ у реальной СБ всё падает до нуля (там, где Вам мыслится некая "наибольшая эффективность" ) - это уже долгий и мутный разговор про экситоны и безызлучательные переходы.
Автор: Didro 11.10.2016, 0:35
За преобразование ИК, да еще с 20% Вам нобелевку просто обязаны дать.
Автор: Татарин 11.10.2016, 0:45
Всё уже украдено до нас.
Это вот - то, что выше - вообще говоря, общеизвестные основы.
Автор: Didro 11.10.2016, 6:29
Ну так где нобелевки?
Кроме ряда заявлений, где серийные панельки на ИК диапазон?
Автор: LAV48 11.10.2016, 13:07
А они нужны кому-то? Именно серийно.
Автор: Татарин 11.10.2016, 14:10
Кроме ряда заявлений, где серийные панельки на ИК диапазон?
В любом магазине, на сайте, и т.п. Тот график относится к любой однопереходной батарее на поликристаллическом или монокристаллическом кремнии (то есть, процентов так 95 от того, что продаётся).
Выше всё объяснил.
Не верите мне - гугл, учебник ФТТ, и т.д.
Ещё раз: это не теорема Ферма, это самые основы, посильные любому второкурснику.
Вы полагаете, что я это всё придумал, что ли? И графики сам нарисовал?
Автор: Татарин 11.10.2016, 14:27
А тут безальтернативно.
Возьмите солнечный спектр. И попробуйте закрыть максимум его площади вот таким треугольником, так чтоб получить как можно больше энергии.
Максимум чувствительности неизбежно съедет в ИК. Тут всё спектр Солнца определяет: нам самим придётся подбирать материал так, чтоб он был чувствителен в ИК. Даже квантовый (не энергетический) максимум у Солнца - где-то около 1мкм, это ИК.
Ну хорошо, не кремний а теллурид кадмия. Или CIGS. Результат-то - один фиг.
Полупроводниковая однопереходная СБ чтоб получить максимальный КПД от Солнца, должна работать в ИК, и более того - там у неё и будет наибольший КПД.
Конечно, есть варианты с многопереходными (например, тот же "Хевел" пытается ваять аморфный кремний поверх монокристалла). Там кривая чувствительности будет сложнее (но не за счёт ухудшения в ИК, а за счёт роста в видимом диапазоне). Или всякие более сложные штуки с преконверсией или хитрыми поглотителями - квантовые точки, люминесцентные конверторы, СБ на органике+диоксид титана...
Но это всё пока таки экзотика для быта (90% рынка - поли- и монокремний, ещё около 9% - CdTe, остаток - аморфный кремний и CIGS). Как-то так.
Автор: Didro 11.10.2016, 19:47
Разве нет?
Автор: Didro 11.10.2016, 19:50
Выше всё объяснил.
Не верите мне - гугл, учебник ФТТ, и т.д.
Ещё раз: это не теорема Ферма, это самые основы, посильные любому второкурснику.
Вы полагаете, что я это всё придумал, что ли? И графики сам нарисовал?
Здесь дело не веры, а реалей и практики.
Воспользовался рекомендацией, ну посмотрите результаты, включая даты и эффективность и что в основе...
https://yandex.ru/search/?lr=213&msid=1476204474.4043.22872.16738&text=%D0%BF%D1%80%D0%B5%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B7%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5%20%D0%B8%D0%BA%20%D0%B8%D0%B7%D0%BB%D1%83%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F%20%D0%B2%20%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE
Автор: Татарин 11.10.2016, 20:05
Воспользовался рекомендацией, ну посмотрите результаты, включая даты и эффективность и что в основе...
Ну вот я про практику и говорю.
Не то ищите: Вы пытаетесь найти какие-то подтверждения своим словам, а нужно искать, как на самом деле.
Ищите спектральный отклик нынешних батарей. Обычных, простых нынешних кремниевых СБ.
И смотрите цифры, а не слова - "ИК" можно назвать излучение от 700нм до микрон так 20. А разница по энергии - в 20 раз, и интересовать должен диапазон, где ПП-лазеры работают. Конкретно - около микрона.
Автор: Archi 11.10.2016, 21:12
В прошлом году к нам китайцы приезжали, разговаривали на тему беспроводной передаче энергии БПЛА (это была задача, над которой они работают). Наши сразу начали говорить про физику процесса. В итоге вроде на этом тема и затихла.
Автор: VBVB 11.10.2016, 21:24
Интересует, какие рельные величины кпд для существуюших полупроводниковых лазеров ближнего ИК-диапазона?
Автор: Татарин 11.10.2016, 21:51
НЯЗ, до 70-90% (внутренний КВ до 93%).
Вопрос, какой мощности, какое качество излучения... Вот с последним как раз фигня: ограничения удельной мощности в переходе заставляет делать промежуточные ступени (твердотельный лазер с накачкой от светодиодов/ПП-лазеров), что снижает КПД. Опять же, ради рекорда можно и азотом охлаждать, и светить в импульсах по микросекунде со скважностью в десятки-сотни.
Если не гонять сферических коней по вакууму, то волоконный лазер с ПП-накачкой может реально иметь 35% КПД при мощности в десятки кВт.
А КПД лазерного ИК-диода на несколько Вт непрерывной мощности может быть процентов 70.
Автор: VBVB 11.10.2016, 22:43
А КПД лазерного ИК-диода на несколько Вт непрерывной мощности может быть процентов 70.
Спасибо, за ответ.
Похожие цифры попадались.
Автор: Didro 12.10.2016, 19:41
Вопрос, какой мощности, какое качество излучения... Вот с последним как раз фигня: ограничения удельной мощности в переходе заставляет делать промежуточные ступени (твердотельный лазер с накачкой от светодиодов/ПП-лазеров), что снижает КПД. Опять же, ради рекорда можно и азотом охлаждать, и светить в импульсах по микросекунде со скважностью в десятки-сотни.
Если не гонять сферических коней по вакууму, то волоконный лазер с ПП-накачкой может реально иметь 35% КПД при мощности в десятки кВт.
А КПД лазерного ИК-диода на несколько Вт непрерывной мощности может быть процентов 70.
И сколько таких "если"?
Просуммировав что-нибудь работать вообще будет?
Автор: Татарин 12.10.2016, 19:48
Просуммировав что-нибудь работать вообще будет?
Процентов на 20-50 общего КПД от розетки до потребителя рассчитывать можно.
Автор: Didro 12.10.2016, 20:20
Не будет на ИК 20%.
Автор: Татарин 12.10.2016, 20:48
Уже _есть_ и более.
Автор: Didro 13.10.2016, 4:19
В чьих-то лабах и на пару милливатт ?
Автор: Archi 24.10.2016, 14:40
Тут по ТВ был дополнительный репортаж, что одним из пременением передачи энергии может быть использование на роботах при тушении пожаров.
Как показала практика (немного иное назначение, но тоже применительно к ЧС) - приборы с лазерами инфракрасного диапазона при пожарах работают значительно хуже ожидаемого, копоть и гарь очень сильно мешают нормальной работе.
Автор: Didro 24.10.2016, 19:54
Если бы панельки эффективно преобразовывали ИК, то для пожарных роботов и никакие лазеры не понадобились бы.
Но эффективность ИК практически никакая.
Автор: Archi 25.10.2016, 12:47
Низкая эффективность еще не приговор для технической системы. Достаточно посмотреть на паровозы и лампы накаливания, которые продолжали, а лампы так и сейчас продолжают использоваться даже при наличии более совершенных систем.
Тем более, когда мы говорим о каких-нибудь специфических сферах применения.
Русская версия Invision Power Board (http://www.invisionboard.com)
© Invision Power Services (http://www.invisionpower.com)