L’importanza di una nuova forma di energia
Garantire una fonte di energia stabile e affidabile è una delle sfide principali per le operazioni militari e umanitarie. Nei moderni teatri operativi, i rifornimenti di carburante e le infrastrutture energetiche rappresentano un elemento vitale, ma anche un punto debole strategico. Oleodotti, linee elettriche e centrali portatili costituiscono una catena logistica complessa, vulnerabile e costosa.
Il problema più critico rimane l’“ultimo miglio”: trasportare energia dal punto A al punto B, spesso in zone impervie o inaccessibili, dove i soldati devono ricorrere a soluzioni tradizionali come il trasporto manuale di taniche di carburante. È proprio in questo contesto che la DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) sta sperimentando un’alternativa radicale: la trasmissione di energia attraverso raggi laser.
Il programma POWER della DARPA
Per affrontare questa sfida, l’agenzia statunitense ha avviato il programma Persistent Optical Wireless Energy Relay (POWER). L’obiettivo è creare una vera e propria “rete elettrica nell’aria”, dove l’energia viene trasmessa con la stessa semplicità con cui oggi viaggiano i dati via wireless.
Il sistema utilizza raggi laser che colpiscono un ricevitore ottico e vengono convertiti in elettricità tramite celle fotovoltaiche. In prospettiva, tale tecnologia potrebbe rivoluzionare non solo le operazioni militari, ma anche le missioni umanitarie e, in futuro, l’approvvigionamento energetico civile in aree remote.
I nuovi record di trasmissione
Negli ultimi test condotti nel deserto del New Mexico, la DARPA ha raggiunto risultati notevoli. Se in precedenza il sistema aveva trasmesso 230 watt su una distanza di 1,7 chilometri per 25 secondi, oggi i numeri sono molto più ambiziosi:
- 800 watt di potenza trasmessi
- Durata di 30 secondi
- Distanza coperta di 8,6 chilometri
Questi valori rappresentano un nuovo record e confermano la solidità dell’approccio scelto.
Come funziona il sistema PRAD
Al centro di questa innovazione si trova il Power Receiver Array Demo (PRAD), un ricevitore sferico dotato di un’apertura compatta per l’ingresso del raggio laser. Una volta catturata la luce, uno specchio parabolico la distribuisce su decine di celle fotovoltaiche, che la trasformano nuovamente in elettricità.
Attualmente l’efficienza complessiva si attesta intorno al 20%, un valore considerato accettabile nella fase sperimentale. Tuttavia, la DARPA ha già pianificato migliorie per incrementare la resa man mano che la tecnologia sarà raffinata.
Dai test a terra ai droni relè
Se oggi i test si svolgono con trasmettitori e ricevitori posizionati a terra, l’obiettivo finale è ben più ambizioso. La DARPA intende infatti installare i ricevitori e i trasmettitori su droni ad alta quota, in grado di fungere da stazioni di rilancio aereo dell’energia.
Questa soluzione avrebbe diversi vantaggi:
- trasmettere l’energia al di sopra della parte più densa dell’atmosfera, riducendo le perdite;
- evitare ostacoli fisici come edifici, aerei e stormi di uccelli;
- indirizzare l’energia in modo mirato, anche in zone di difficile accesso.
Un percorso in tre fasi
Il programma POWER è attualmente nella Fase Uno dello sviluppo, che prevede lo studio del miglior modo per mantenere la qualità del fascio luminoso e ridurre le perdite di conversione. In questa fase si lavora sulla correzione del fronte d’onda e sulla precisione di puntamento.
Nella Fase Due, i test saranno estesi con relè intermedi e maggiore efficienza, mentre la Fase Tre mira a un traguardo impressionante: trasmettere 10 kilowatt di energia ottica su una distanza di 200 chilometri utilizzando velivoli convenzionali come piattaforme di rilancio.
Le parole del responsabile del programma
Paul Jaffe, a capo del progetto POWER, ha sottolineato l’importanza delle recenti dimostrazioni:
“Questa dimostrazione ha sfatato molte idee sbagliate sui limiti della trasmissione di energia e sta già stimolando l’industria a reinventare ciò che è possibile”.
Secondo Jaffe, i progressi ottenuti non rappresentano soltanto un traguardo scientifico, ma aprono la strada a una nuova era in cui l’energia potrà essere inviata ovunque, senza fili e senza le tradizionali catene di rifornimento.
Potenziali applicazioni oltre il militare
Sebbene il programma sia nato con finalità militari, le potenzialità della tecnologia vanno oltre il campo della difesa. Alcune applicazioni possibili includono:
- alimentare infrastrutture energetiche temporanee in zone colpite da disastri naturali;
- fornire energia a installazioni scientifiche o basi remote;
- supportare sistemi civili in aree prive di collegamenti elettrici tradizionali.
In prospettiva, se i costi e l’efficienza miglioreranno, la trasmissione di energia laser wireless potrebbe diventare una soluzione concreta anche per usi commerciali e industriali.
Una rivoluzione silenziosa nell’energia
La ricerca della DARPA rappresenta un passo importante verso un futuro in cui le infrastrutture energetiche saranno meno vincolate ai limiti geografici e logistici. Trasmettere energia nello spazio aereo, senza bisogno di cavi o oleodotti, potrebbe ridurre drasticamente i rischi e i costi delle catene di approvvigionamento.
Il percorso è ancora lungo, ma i risultati ottenuti confermano che il concetto non è più fantascienza. Dalla sperimentazione alla realtà operativa, la trasmissione di energia laser wireless potrebbe cambiare radicalmente il modo in cui pensiamo alla distribuzione energetica.
Fonte: Darpa
Social Context: Energia laser wireless: DARPA infrange nuovi record e apre la strada a una distribuzione energetica senza fili su grandi distanze!
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Wireless Laser Energy: DARPA Sets New Transmission Records
The Importance of a New Energy Source
Ensuring a stable and reliable energy supply is one of the main challenges for military and humanitarian operations. In modern operational theaters, fuel supplies and power infrastructure are vital elements, but also strategic weak points. Pipelines, power lines, and portable plants form a complex, vulnerable, and costly logistics chain.
The most critical issue remains the so-called “last mile”: transporting energy from point A to point B, often in inaccessible or hostile environments, where soldiers must resort to traditional methods such as carrying fuel cans by hand. It is precisely in this context that DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) is experimenting with a radical alternative: energy transmission via laser beams.
DARPA’s POWER Program
To address this challenge, the U.S. agency launched the Persistent Optical Wireless Energy Relay (POWER) program. The goal is to create a true “power grid in the air,” where energy is transmitted as easily as data currently travels wirelessly.
The system uses laser beams that strike an optical receiver and are converted back into electricity through photovoltaic cells. In the long run, this technology could transform not only military operations but also humanitarian missions and, eventually, civilian energy supply in remote areas.
Breaking New Transmission Records
In the latest tests conducted in the New Mexico desert, DARPA achieved remarkable results. If previously the system had transmitted 230 watts over a distance of 1.7 kilometers for 25 seconds, today the figures are far more ambitious:
- 800 watts of transmitted power
- Duration of 30 seconds
- Distance covered: 8.6 kilometers
These values mark a new record and confirm the validity of the chosen approach.
How the PRAD System Works
At the heart of this innovation lies the Power Receiver Array Demo (PRAD), a spherical receiver with a compact aperture for the incoming laser beam. Once captured, the light is redirected by a parabolic mirror onto dozens of photovoltaic cells, which convert it back into electricity.
Currently, overall efficiency stands at about 20%, a value considered acceptable at this experimental stage. However, DARPA has already outlined plans to increase performance as the technology evolves.
From Ground Tests to Drone Relays
While today’s experiments involve transmitters and receivers placed on the ground, the ultimate goal is much more ambitious. DARPA intends to mount transmitters and receivers on high-altitude drones, turning them into aerial energy relay stations.
This solution would offer several advantages:
- transmitting energy above the densest layers of the atmosphere, reducing losses;
- avoiding physical obstacles such as buildings, aircraft, and birds;
- directing energy precisely where it is most needed, even in hard-to-reach areas.
A Three-Phase Development Path
The POWER program is currently in Phase One of development, focused on maintaining beam quality and reducing conversion losses. This involves correcting the wavefront and improving pointing accuracy.
In Phase Two, testing will expand with intermediate relays and greater efficiency. Finally, Phase Three sets an ambitious target: transmitting 10 kilowatts of optical energy across 200 kilometers using conventional aircraft as relay platforms.
Words from the Program Manager
Paul Jaffe, who heads the POWER project, emphasized the significance of the latest demonstrations:
“This demonstration has dispelled many misconceptions about the limits of energy transmission technology and is already prompting industry to reinvent what is possible.”
According to Jaffe, these achievements are not only a scientific milestone but also a gateway to a new era in which energy can be delivered anywhere, wirelessly and without traditional supply chains.
Potential Beyond the Military
Although the program was initially conceived for defense, its potential applications extend well beyond the military domain. Some possible uses include:
- powering temporary infrastructure in disaster-stricken areas;
- supplying energy to scientific installations or remote bases;
- supporting civilian systems in regions without conventional power connections.
In the future, if costs are reduced and efficiency improved, wireless laser energy transmission could become a practical solution for commercial and industrial uses as well.
A Silent Energy Transformation
DARPA’s research represents an important step toward a future where power infrastructure is no longer constrained by geographical and logistical limits. Transmitting energy through airspace—without cables or pipelines—could drastically reduce the risks and costs of supply chains.
The road ahead is still long, but the results achieved so far prove that the concept is no longer science fiction. From experimental tests to operational reality, wireless laser energy could fundamentally change the way we think about energy distribution.
Source: Darpa
