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Beam me up! Koreanische Forscher haben Strom drahtlos über knapp 30 Meter übertragen

Dank einer neu entwickelten Technologie könnten sich Ladegeräde für Smartphones eines Tages als obsolet erweisen - Handys und Tablets würden dann drahtlos über die Luft aufgeladen.

Forscher der Sejong University in Südkorea haben Infrarot-Laserlicht verwendet, um 400 mW Lichtleistung über Entfernungen von bis zu 30 Metern zu übertragen. Das ist genug Saft, um beispielsweise kleine Sensoren aufzuladen, aber mit der Zeit könnte die Technologie auch für das Aufladen größerer Geräte wie Smartphones weiterentwickelt werden. Der Fachausdruck dafür lautet "distributed laser charging", und ist leistungsfähiger als frühere Experimente mit ähnlichen Technologien zur drahtlosen Energieübertragung.

Die Übertragung der Energie soll absolut sicher sein, der Laser fällt in einen Modus mit geringer Leistung zurück, wenn er nicht gebraucht wird. Zudem arbeitet der Laser in einer zentralen Wellenlänge von 1550 Nanometern und damit im sichersten Teil des Infrarotspektrums. Menschliche Haut oder die Augen können so nicht geschädigt werden.

"Während die meisten anderen Ansätze erfordern, dass sich das empfangende Gerät in einer speziellen Ladestation befindet oder stationär ist, ermöglicht das verteilte Laserladen eine Selbstausrichtung ohne Nachführvorgänge, solange sich Sender und Empfänger in Sichtweite zueinander befinden", erklärt der Elektroingenieur Jinyong Ha von der Sejong-Universität in Südkorea.

In einer Versuchsanordnung wurde ein mit Erbium behandelter Verstärkersender 30 Meter entfernt von einem mit einer Photovoltaikzelle ausgestatteten Empfänger aufgestellt, der in der Lage ist, das Lichtsignal in elektrische Energie umzuwandeln. Mit einer Größe von nur 10 mal 10 Millimetern ist dieser Empfänger klein genug, um in kompakte Geräte eingebaut zu werden. Kleinere Smart-Home-Geräte, wie Bewegungs- oder Temperatursensoren, könnten auf diese Weise kabellos aufgeladen werden.

So ließe sich eines Tages ein Flughafen betreten und das Telefon aufladen, sogar während es benutzt wird - ganz ohne Kabel oder Stecker. Doch bis es soweit ist, müssen die Wissenschaftler die Energiemenge erhöhen, die das System übertragen kann.

Natürlich steckt die Technologie noch in den Kinderschuhen, doch nicht nur in der Mobiltechnologie könnte die drahtlose Energieübertragung der nächste Meilenstein sein, sondern auch in industriellen Umgebungen, in denen eine Verkabelung schwer zu realisieren oder zu warten ist. "Der Einsatz des Laser-Ladesystems als Ersatz für Stromkabel in industriellen Umgebungen  könnte enorm Wartungs- und Ersatzteilkosten einsparen", so Ha. "Zudem sehen wir Anwendungsfälle in empfindichen Umgebungen, wo elektrische Verbindungen Störungen verursachen oder eine Brandgefahr darstellen".

Die Forschungsergebnisse wurden in Optics Express veröffentlicht.

Foto: ©Jinyong Ha, Sejong University

05.09.2022