То су два кључна елемента будућег дистрибутивног енергетског система или „енергетског интернета“.
Сан Николе Тесле
Бежични пуњачи мобилних телефона и лаптопова већ постоје, електрични аутобуси пуне акумулаторе путем бежичних пуњача. Међутим, „енергетски вајфај“, заснован на индукцијском принципу, може да спроводи малу струју у веома ограниченом радијусу. Како би своју енергију делили на већа растојања, потребне су друге технологије.
Идеју о преносу енергије кроз ваздух електромагнетним таласима је први пут изнео, крајем XIX века, Никола Тесла. Он је предложио стварање мреже пријемно-преносних станица широм света, које се састоје од високофреквентних и електричних осцилатора и резонантних пријемника са струјом високог напона. Веровао је да ће такав систем ослободити човечанство скупих високонапонских водова и објединити све светске изворе енергије.
Тесла је у јануару 1902. године добио патент за „Апарат за предају електричне енергије“. Главни елемент је била Теслина завојница. Научник је на острву Лонг ајланд у близини Менхетна изградио телекомуникациону инсталацију и назвао ју је Ворденклиф, по адвокату који је купио локацију за експеримент. Међутим, у мају 1905. године је истекао рок за патент и инсталација није завршена.
Космичка електростаница
Последњих година је нагло порасло интересовање за технологије бежичног преноса енергије. И то, пре свега, захваљујући пројектима свемирске соларне енергије које развијају НАСА, Европска космичка агенција (ЕКА), као и националне свемирске агенције Велике Британије, Кине и Јапана.
О могућности акумулације сунчеве енергије је писао још Константин Циолковски 1920-их година, али се зачетком астро-енергетике сматра 1968. година. Тада је амерички инжењер Питер Глејзер предложио технологију преноса енергије прикупљене у космосу на Земљу помоћу ултра високих фреквенција „Енергетски зрак“. Научник је веровао да се микроталасно зрачење може претворити у електричну енергију која се преноси у електроенергетски систем.
Сунчане космичке станице су у предности јер могу да раде без прекида. Сунце никада не залази у космосу и могу да прикупљају целокупан зрак.
Експерти из НАСА-е су доказали да једна велика сателитска орбитална станица са соларним ћелијама од око два километра, може да произведе енергију не мању од просечне величине једне нуклеарне или хидроелектране. Проблем је у томе што се, када се пренесе на земљу, изгуби до 80 процената енергије.
Главни задатак је да се развије ефикасна технологија за претварање, испоруку и дистрибуцију енергије која је прикупљена у свемиру. У пракси се то може учинити на два начина - микроталасним предајницима или ласерима. Прва метода омогућава пренос енергетских токова индустријских размера и она је мање опасна за људе.
Енергија микроталаса
Енергијом микроталаса се бавио и научник и академик Петар Капица. Први пут је пренос енергије урађен у НАСА опсерваторији „Голдстоун“ у Калифорнији 1975. године. Тада је десетак киловата пребачено на растојање око једног километра. Међутим, током преноса се губила велика количина енергије.
Пројекат „Ербас“
У септембру ове године, европски аерокосмички гигант „Ербас“ на посебном полигону у фабрици „Икс-Воркс“ у Минхену, показао је како ће се енергија преносити из свемира. Микроталасним зрачењем енергетски сноп је прешао удаљеност од 36 метара између две тачке означене као „Космос“ и „Земља“.
Због овог експеримента је саграђен мини-град, а бежична енергија је коришћена за осветљење, производњу водоника из воде и за хлађење безалкохолног пива за бизнисмене и политичаре из Европске уније, који би требало да подрже пројекат.
Технологија, која је представљена у фабрици „Ербаса“, једна је од компоненти великог програма Европске космичке агенције. Његов главни елемент је велики соларни панел који ће бити постављен у геостационарној орбити на висини од око 36.000 километара изнад Земље. Прикупљена енергија ће бити усмерена на доле и користиће се за напајање међупланетарних станица и космичких телескопа.
Експерти сматрају да ће цена космичке енергије бити нешто мало већа у односу на цену енергије добијену у нуклеарним електранама или путем сунчеве енергије и у ветропарковима. Међутим, цена ће се смањивати након изградње нових антена. Једна геостационарна соларна фарма ће моћи да генерише око два гигавата електричне енергије, што је еквивалентно производњи једне велике нуклеарне електране.
ЕКА се залаже за поступно пуштање у рад појединачних елемената програма „Соларис“ средином 2030-их година. Експерти напомињу да је главни задатак да се пронађу начини да се смањи губитак у свакој од веза енергетске мреже.
Министарство одбране заинтересовано за бежичну енергију
Војска је, такође, заинтересована за бежичну енергију. Истраживачка лабораторија Оружаних снага САД (AFRL — Air Force Research Laboratory) већ неколико година реализује пројекат ССПИДР (Space Solar Power Incremental Demonstrations and Research).
Циљ је развој технологија за прикупљање соларне енергије у свемиру и пренос за употребу на Земљи. План је да се користи за снабдевање енергијом копнених борбених јединица и далекометне авијације. У будућности ова техника може бити и у цивилној употреби у тешко доступним подручјима, где нема електроенергетских мрежа.
НАСА је, заједно са Оружаним снагама САД, спровела неколико експеримената како би тестирала могућност претварања соларне енергије у микроталасно зрачење. На експериментално орбиталном авиону Х-37В, који је свој шести лет имао у периоду мај-новембар 2022. године, инсталиран је фотоелектрични антенски модул ПРАМ-ФХ. Апарат не преноси енергију на Земљу, али омогућава процену ефикасности конверзије која се догађа на специјалним вишеслојним сендвич-панелима, који су фиксирани на авиону.
Претпоставља се да ће у будућности сателити имати на хиљаде таквих елемената. НАСА планира да 2023. године на бази Међународне космичке станице направи спољну орбиталну платформу „Алфа спејс“, а током 2024. године да лансирању у орбиту космички брод „Арачне“, чији ће задатак бити да спроведе пренос енергије из космоса на Земљу.
Експерти сматрају, да у случају да пронађу начин да ефикасно трансформишу и пренесу радиофреквентну енергију у електричну и обратно, онда ће моћи да користе мале дронове уместо традиционалних система великих капацитета. Међутим, 50 до 80 одсто енергије се губи на сваком чвору трансформације, па је сада могуће имплементирати само пренос у једној етапи.
Интернет енергија
Како би се те препреке превазишле, у Агенцији се реализује програм за стварање трајних оптичких бежичних релеја енергије ПОВЕР (Persistent Optical Wireless Energy Relay), који могу да ефикасно преносе енергетски сноп са земаљских ласера преко високих репетитора до крајњих потрошача на Земљи и у ваздуху. Осим тога, такви репетитори ће омогућити да се у будућности изгради вишеслојна бежична мрежа.
„Коришћење одрживих вишеслојних мрежа је прави енергетски интернет који омогућава пренос и прерасподелу енергије међу потрошачима. Енергетски проблеми се налазе и међу војницима, јер ми морамо често да радимо далеко од енергетске инфраструктуре и да се ослањамо само на течно гориво, коме је потребан поуздан извор снабдевања. Овај пројекат помаже да реши тај проблем“, рекао је руководилац енергетског програма Управљање тактичким технологијама пуковник Пол Калхун.
Историја је показала да су технолошки пробоји често повезани са појавом нових комуникационих система, било да се ради о проналаску точка, железнице, телефона или интернета. Према мишљењу научника, још један окидач за нови развој човечанства може бити глобална бежична енергетска мрежа, која обезбеђује несметано снабдевање потрошача на земљи, у ваздуху, на мору, под водом и у космосу.