Die Laserladetechnologie rückt näher

Nach Angaben des japanischen Nikkei Sangyo Shimbun gibt es in Tokio laseremittierende Objekte, die Lichtenergie in Elektrizität umwandeln können. Dadurch entfällt nicht nur die Notwendigkeit, Ladekabel für Mobiltelefone und Haushaltsgeräte zu konfigurieren, sondern es wird auch möglich, dass Elektrofahrzeuge (EVs) aufgeladen werden können, ohne anhalten zu müssen. Dieses Leben ohne Ladekabel könnte bis 2050 realisiert werden.

Das Prinzip der Laseraufladung ist sehr einfach: Zur Emission von Laserlicht wird elektrische Energie genutzt und das vom Laserlicht bestrahlte Objekt wird anschließend von einem Stromerzeugungspanel in elektrische Energie umgewandelt. Tomoyuki Miyamoto, außerordentlicher Professor am Tokyo Institute of Technology, sagte, dass das Laserladen so schnell wie möglich in die Praxis umgesetzt werden könne, wenn die Effizienz- und Sicherheitsprobleme gelöst werden könnten.

 

Miyamotos Team konnte mithilfe von Lasern etwa 10 Watt Strom liefern. Sie können damit auch Funksteuerungssysteme manipulieren und Laser am Boden einsetzen, um Drohnen im Stasiszustand zu halten. Darüber hinaus kann ihre Technologie auch Unterwasserdrohnen aufladen, da sie nicht durch Wasser behindert wird.

Die meisten der heute am weitesten verbreiteten kabellosen Ladetechnologien nutzen das Prinzip der elektromagnetischen Induktion, die das Magnetfeld nutzt, das entsteht, wenn eine Spule mit Strom versorgt wird, um elektrische Energie zu liefern. Ein praktisches Beispiel ist das kabellose Laden von Mobiltelefonen. Während diese Methode eine Ladeeffizienz von rund 90 Prozent aufweist, muss der Abstand zwischen Telefon und Ladegerät innerhalb weniger Zentimeter gehalten werden.

 

Bei größeren Entfernungen ist das kabellose Laden mit der Mikrowelle die bevorzugtere Option. Diese Technologie erfordert den Einsatz elektromagnetischer Wellen einer bestimmten Wellenlänge. Beim Laden über große Entfernungen nimmt die Übertragungseffizienz jedoch mit zunehmender Entfernung erheblich ab, was die Durchführung einer Hochleistungsübertragung erschwert. Darüber hinaus können elektromagnetische Wellen im Gerät des Empfängers Störungen verursachen, die leicht zu Fehlfunktionen führen können.

 

Im Gegensatz dazu kann die Energieumwandlungsrate eines Lasers bei der Energieübertragung über große Entfernungen bei etwa 50 Prozent gehalten werden. Der Laser gilt weithin als technisches Mittel zur Realisierung kabelloser Hochleistungsladung über große Entfernungen.

 

Allerdings ist diese Lademethode nicht perfekt, das Sicherheitsproblem ist sehr heikel. Da die Laserleistung sehr hoch ist und der menschliche Körper sehr gefährlich ist, muss sichergestellt werden, dass die Verwendung einer unbemannten Umgebung oder die entsprechenden Orte des Personalzugangs einer strengen Kontrolle unterliegen.

 

Miyamoto sagte, dass die Laserladetechnologie zunächst an unbemannten Lagersensoren und fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTS) ausprobiert werden könne. Unbemannte Lagersensoren sind in allen Ecken des Lagers aufgestellt, einige können sich auch frei im Lager bewegen und können von der Oberseite des Lagers aus mit kontinuierlich aufgeladenen Lasern abgefeuert werden. Die Technologie soll etwa im Jahr 2030 einsatzbereit sein.

 

Die Forscher versuchen auch, Geräte und Mobiltelefone in Anwesenheit einer Person aufzuladen. Sie sorgen für Sicherheit, indem sie mithilfe von Komponenten wie Kameras den Standort einer Person ermitteln und den Laserschuss stoppen, sobald sich eine Person nähert. Mit einer solchen Technologie können Elektroautos kontinuierlich und mit hoher Leistung per Laser aufgeladen werden, um sie in Bewegung zu halten.

 

Im Ausland wurden nach und nach Startups in diesem Bereich gegründet.

 

Das in den USA ansässige Unternehmen PowerLight Technologies und das schwedische Unternehmen Ericsson haben bei empirischen Experimenten zur drahtlosen Laserstromversorgung für 5G-Basisstationen zusammengearbeitet. Das israelische Unternehmen Wi-Charge entwickelt drahtlose Ladetechnologie für IoT-Geräte.

 

Miyamoto erklärt, dass Japan im Gegensatz dazu kaum praktische Fortschritte gemacht habe, es aber eine wachsende Zahl von Unternehmen gebe, die sich für diesen Bereich interessieren. Miyamoto und andere arbeiten daran, den Informationsaustausch durch entsprechende Seminare zu fördern.

 

Bisher wurden Laser zur Herstellung von Speichern wie CDs und DVDs sowie im Bereich der Informationskommunikation wie optischen Fasern eingesetzt. Es wurde auch zur Bearbeitung von Metallen eingesetzt, indem die wärmeerzeugende Eigenschaft der Laserfokussierung genutzt wurde, die für die Industrie unverzichtbar ist.

 

Auch in den Bereichen Gesichtserkennung und autonomes Fahren erfreuen sich Laser großer Beliebtheit. Die Gesichtserkennungsfunktion von Mobiltelefonen nutzt Infrarotlaser, um dreidimensionale Merkmale des Gesichts zu erfassen und so festzustellen, ob der Benutzer der Besitzer ist.

 

Autos können im autonomen Fahrmodus mithilfe von Lasern ihre Umgebung ausleuchten, um die Form und Position von Hindernissen zu bestimmen.

 

Die Zahl der Einsatzszenarien von Lasern nimmt stetig zu. Es gibt Versuche, seinen hohen Energiegehalt zur Stromerzeugung durch Kernfusion zu nutzen. Hochleistungslaser werden auf einen einzelnen Punkt fokussiert und eine Fusionsreaktion wird durch Kompression und Erwärmung unter Bedingungen hoher Dichte erleichtert. Startups in verschiedenen Ländern engagieren sich aktiv in entsprechenden F&E-Aktivitäten.

 

In der Landwirtschaft können Laser zur Überwachung des Pflanzenwachstums und der Bodenbeschaffenheit eingesetzt werden, aber auch zur Beseitigung von Unkraut und Insekten, wodurch der Einsatz von Pestiziden reduziert und unbemannte Pflanzenfabriken realisiert werden können.

 

Zukünftig werden Laser auch in den unterschiedlichsten Bereichen zum Einsatz kommen.