导语:Overview Energy利用飞行在5000米高空的Cessna飞机,在复杂气象条件下成功向地面接收站进行了无线能量传输。
近日,美国初创公司Overview Energy在宾夕法尼亚州上空完成了一项具有里程碑意义的技术验证:利用一架飞行在5000米高空的Cessna涡轮螺旋桨飞机,在70节侧风的复杂气象条件下,成功向地面接收站进行了无线能量传输。
这是历史上首次实现从动态航空平台向地面进行长距离无线输电。尽管此次试验传输的功率有限,但这标志着无线能量传输技术(WPT)在工程化与动态场景应用上取得了一次实质性的单点突破。
对于关注前沿科技与能源转型的产业界而言,此次试验展示了一条有别于主流微波传输的差异化技术路径――红外波束传输,这为长距离无线能量传输提供了一种新的、具备特定优势的技术选项。
红外波束避开拥挤频谱并复用存量光伏设施
长期以来,全球主流的空间及远距离无线输电方案(包括加州理工学院的SSPP项目及早期NASA方案)多聚焦于微波传输(Microwave Power Transmission, MPT)。微波穿透云层能力强,技术相对成熟。然而,微波频段(2-20GHz)与通信网络高度重叠,资源相对稀缺。
Overview Energy此次采用的红外波束技术(Optical/Infrared Power Beaming),展示了一种在频谱利用和基础设施复用上的替代思路:
一是频谱错位竞争。红外波段位于电磁频谱的高频端,避开了通信产业密集的微波频段,在抗干扰和频谱申请上具有天然的独立性,规避了与地面5G/6G基站的冲突风险。二是存量设施复用。与微波传输通常需要建设专用的整流天线阵列不同,红外波长的物理特性使得现有的地面光伏电站理论上可以直接作为接收端。未来的天基或空基发射源,可以利用夜间时段向地球上既有的太阳能农场“打光”,在不新增大量地面基建的前提下实现能源传输。
长航时无人机与应急救援或率先验证商业应用
虽然该技术常被联系到“太空电站”这一远景,但从技术成熟度和商业逻辑看,红外无线输电技术的成熟,很可能首先在地球大气层内的低空经济与特种应用场景中找到落地空间:
1. 解决工业级无人机续航瓶颈
当前,制约工业级无人机(UAV)大规模应用的核心瓶颈之一在于电池能量密度。无论是物流配送、管网巡检还是城市安防,无人机通常受限于续航时间。红外波束输电技术提供了 “长航时低空作业”的解决方案可能性。通过在地面或平流层平台部署激光/红外发射源,理论上可以对飞行中的无人机进行持续供能。例如,在超高压输电线路巡检、森林防火监控等长距离、连续性任务中,这种非接触式的供能方式能够大幅延长作业时间,减少返航充电频率。如果技术成熟,市场将出现专门提供“波束供能”服务的第三方服务商,作为现有电池和充电桩体系的补充。
2. 实现非接触式的应急能源投送
在地震、洪水等自然灾害导致地面电网瘫痪的“孤岛”场景下,传统的应急供电依赖柴油发电机,物流运输燃油极其困难。利用高空长航时无人机(HALE)或改装的运输机搭载红外发射模块,可以尝试从灾区上空直接向地面的临时医疗点、通信基站进行定点能量投送。另外,红外波束具有极高的指向性,相比微波更适合点对点的精确能量补给,且设备体积相对较小,便于快速部署。
商业化前景与待解挑战
此次测试虽然只传递了微弱的电流,却向外界展示了“隔空输电”从实验室走向现实的一种具体形态。
在近期,低空经济的高价值场景被视为最可能的突破口。无论是价格昂贵的工业巡检无人机,还是执行特殊任务的飞行器,其对续航的需求远高于对成本的敏感度。红外输电技术若能在此类场景中证明其稳定性,便有望作为“空中加油站”率先实现商业应用。
从更长远的视角来看,近地轨道(LEO)卫星向地面离网孤岛供电,甚至从地球同步轨道(GEO)向地面大规模输电,仍是该技术路线的终极愿景。但这不仅取决于发射成本的降低,更面临着巨大的工程挑战:如何确保从数万公里外发射的高能波束精准锁定地面接收站?如何规避大气湍流对红外波束的干扰?这些问题的解决,将决定这项技术最终是止步于“战术工具”,还是成长为能源互联网的“基础设施”。
此次试验向能源与航空产业表明:电力传输除了导线之外,存在另一种“无线”的物理可能。对于相关企业而言,将此技术纳入前瞻性的观察视野,评估其在特定细分场景下的应用潜力,是面对未来不确定性的一种理性态度。