محطات الطاقة الكهربائية اللاسلكية بعيدة المدى

طريقة النقل اللاسلكي للكهرباء بواسطة ملفات التأثير الحثي تعمل لمسافات محدودة فقط ، ولكن هناك أفكار و اقتراحات لنقل الكهرباء على مسافات واسعة قد تصل لنقل الكهرباء من الفضاء إلى الكرة الأرضية.

في القرن التاسع عشر مركز أبحاث الاتصالات الكندية صممت طائرة صغيرة بدون طيار وتزود بالطاقة الكهربية بواسطة شعاع موجه إليها من الأرض . هذه الطائر سميت باسم SHARP اختصارا للجملة Stationary High Altitude Relay Platform حيث أن هذه الطائرة كانت معدة لتكون جزء من وحدة الإتصالات وليس للسفر من مكان لآخر . الطائرة SHARP كانت تحلق على ارتفاع 21 کیلومتر وتعمل دائرة نصف قطرها 2 کیلومتر والاهم في هذا الموضوع إن الطائرة كانت تستمر في تحليقها لمدة زمنية تصل لأشهر في المرة الواحدة .

إن السر في سبب تحليق الطائرة SHARP كل هذه المدة بدون توقف هو إنها تستقبل أمواج ميكروويف من محطة أرضية ومدار تحليق الطائرة يقع في مجال تأثير مولد أمواج الميكروويف ، زودت الطائرة بهوائي على شكل قرص دائري ويسمي أيضا هوائي التوحيد Rectifying Antenna أو Rectenna موجود خلف الطائرة بالقرب من الذيل ليلتقط أمواج الميكروويف ويحولها إلى تيار كهربي مستمر . ولهذا كانت الطائرة تستمد طاقتها من خلال تحليقها المستمر في مجال تاثیر امواج الميكروويف .

طورت وكالة الفضاء ناسا مصدر بعيد المدى لتوصيل الطاقة الكهربية للطائرات بدون طيار . كما طور مركز طيران الفضاء Marshal طائرات تعمل خلايا فوتوفوتك photovoltaic cells يتم تزيدها بالضوء من مصدر لیزر غير مرئي يعمل بالأشعة تحت الحمراء . وتقنية الفوتوفولتيك تحتاج إلى اتصال مباشر بينها وبين مصدر الليزر وهذه التقنية تم التفكير فيها في المصاعد الفضائية كمصدر لنقل الطاقة الكهربية لهذه المصاعد.
كيف يحول الهوائي Antenna أمواج الميكروويف إلى طاقة كهربية ؟

يعتبر الهوائي عنصر مهم في تطبيقات نقل الطاقة اللاسلكية ، وهذا الهوائي مكون من مصفوفة من الهوائيات من النوع Dipole Antennae ولها قطبية موجبة وسالبة ويتم توصيل هذا الهوائي بدایود Diode من مادة شبه موصلة Semiconductor وتقوم بعملها على النحو التالي:
( 1 ) تصل أمواج الميكروويف و التي هي عبارة عن جزء من الطيف الكهرومغناطيسي إلي الهوائي Dipole Antennae .
( 2 ) يتقوم الهوائي بتجميع طاقة الميكروويف وتحولها إلى الديودات Diodes .
( 3 ) تقوم الديودات بعمل المفاتيح الكهربائية لتفتح وتغلق كبوابة تسمح للإلكترونات بالحركة في اتجاه واحد فقط لتصل إلى دائرة كهربية.
( 4 ) توجه الدائرة الكهربية سيل الالكترونات الى النظام الذي يحتاج الى التيار الكهربي.