Amiről Tesla csupán álmodozott, az mára valósággá vált: kilométereken át képesek vagyunk áramot szállítani a levegőn keresztül.

Az AI-forradalom legnagyobb innovációiról és a digitális transzformációról is szó lesz a Portfolio november 25-ei AI & Digital Transformation rendezvényén. Regisztráció és részletek itt!

Nikola Tesla 1902-ben megalkotta a legendás Wardenclyffe-tornyot Long Islanden, amelynek célja egy forradalmian új, vezeték nélküli energiaellátó rendszer létrehozása volt. Bár a mester víziója végül nem valósult meg – a torony sosem működött teljes kapacitással, és anyagi nehézségek miatt végül lebontották – a gondolat tovább élt. Manapság, a 21. század hajnalán, bár még mindig a hagyományos vezetékes áramellátás dominál a legtöbb eszközünknél, az utóbbi években figyelemre méltó előrelépések történtek a vezeték nélküli energiaátvitel technológiájában.

2025 májusában az Egyesült Államok Védelmi Minisztériumának kutatásokért felelős ága, a DARPA, egy izgalmas és innovatív projektet indított el.

Új mérföldkő született a vezeték nélküli energiaátvitel terén, hiszen egy figyelemre méltó rekordot sikerült felállítani.

New Mexico államban egy kísérlet során több mint 800 watt (W) teljesítményt sugároztak át 8,6 kilométeres távolságra, mintegy 30 másodpercen át egy célpontba fókuszált lézersugár segítségével. Összehasonlításképp: korábban a legjobb eredmény kb. 230 W volt 1,7 km-en. A mostani siker így messze túlszárnyalta az eddigi kísérleteket - a projekt vezetője, Paul Jaffe szerint ezzel

Kétség nélkül, minden eddigi hasonló próbálkozást messze felülmúltak a távolság és a teljesítmény tekintetében.

A vezeték nélküli energiaátvitel sokféle megoldást kínál, amelyek kiválasztása főként a szükséges távolságtól és a kívánt teljesítménytől függ. Az alkalmazás jellegétől függően különböző technológiák révén lehetőség nyílik az energia hatékony és innovatív módon történő továbbítására.

Rövid távon, néhány centiméteres skálán már mindennap használjuk az induktív töltést: okostelefonok töltőpadjai vagy az elektromos fogkefe töltője indukciós tekercsek segítségével, mágneses mezőn keresztül viszik át az energiát. Ezeknél a megoldásoknál a hatótávolság nagyon kicsi (gyakorlatilag hozzá kell érinteni a készüléket a töltőhöz), de a kényelmi előny nyilvánvaló - nem kell kábelt csatlakoztatni.

Közepes távolságokon - néhány métertől néhány tíz méterig - más elv szükséges. Itt már elektromágneses sugárzást használhatunk az energia hordozására. Két fő irányzat létezik:

Mindkét módszernél közös, hogy a távoli (befogadó) oldalon egy vevőegység alakítja vissza az érkező sugárzott energiát elektromos árammá. Rövidebb távú (pl. szobán belüli) alkalmazásoknál a vevő tipikusan egy antenna (mikrohullám esetén) vagy egy napelem-cella (lézer esetén). A DARPA kísérletben például egy speciális, hordó alakú vevőt használtak: a lézersugár egy parabola tükrön csapódott be, ami szétterítette a fényt és a belső falra szerelt tucatnyi fotovoltaikus cellára irányította azt.

Ezek a cellák alakították át a kibocsátott lézerfényt hasznosítható elektromos energiává: mindez valójában egy...

A lézertechnológiával optimalizált napelemként értelmezhető.

A vezeték nélküli energiaátvitel terén az utóbbi évek során izgalmas kísérleti eredmények láttak napvilágot. A már említett DARPA program nemrégiben zárta le első fázisát, amely során egy lenyűgöző 800 wattos, 8,6 km-es demonstrációt valósítottak meg. A következő lépésekben a program még merészebb célokat tűzött ki: a tervek között szerepel az energia reléállomásokon keresztüli lépcsőzetes továbbítása, valamint a magaslégkörbe való függőleges sugárzás.

A reléállomás egy különleges eszköz, amely képes jeleket vagy adatokat fogadni, majd azokat továbbítani egy másik helyszínre. Gyakran előfordul, hogy ez a továbbítás más frekvencián vagy megerősített jelként történik, így biztosítva a kommunikáció folyamatosságát és megbízhatóságát.

A végső, harmadik fázisban pedig a tervek szerint hagyományos repülőgépekre telepített lézeres relékkel oldanák meg, hogy akár 10 kW teljesítményt is továbbíthassanak akár 200 km távolságra. Ez gyakorlatilag egy

a levegőben összeálló elektromos hálózatot jelentene,

Egy olyan innovatív megoldás kidolgozása zajlik, amely képes biztosítani a katasztrófák sújtotta területek energiaellátását, még ott is, ahol az áramvezetékek és a dízelgenerátorok üzemanyag-utánpótlása nehézkesen elérhető. Jaffe szavaival élve, a cél egy „fényből szőtt áramhálózat” létrehozása, amely lehetővé teszi, hogy az energia azonnal eljusson a bőséges forrásokkal rendelkező helyekről azokhoz a területekhez, ahol sürgősen szükség van rá.

Nem csak a DARPA foglalkozik ezzel a területtel. Több startup és kutatócsoport is dolgozik a vezeték nélküli energia nagy távolságú továbbításán. Az Egyesült Királyságban például a Space Solar nevű cég azon kísérletezik,

Az űrben telepített napelemes erőművek innovatív megoldást kínálhatnak a Föld energiaellátásának forradalmasítására. Ezek az erőművek hatalmas napelemekből állnak, amelyek folyamatosan gyűjtik a napenergiát, mivel az űrben nincs légkör, amely csökkentené a napsugárzás hatékonyságát. A begyűjtött energia a következő lépésben lézersugarakká alakítható, amelyeket irányítottan a Földre küldhetünk. A folyamat a következőképpen működne: az űrbeli erőművekben a napelemek által termelt elektromos áramot lézerfény előállítására használják. Ezt a lézert a Föld felé irányítják, ahol speciális érzékelők és energiaátalakítók várják a sugarakat. Ezek az eszközök a lézersugarat elektromos energiává alakítják, amelyet a helyi energiahálózatba lehet integrálni. A rendszer előnyei közé tartozik, hogy a napelemek folyamatosan működnek, függetlenül az időjárási körülményektől, és így stabil energiaforrást biztosítanak. Emellett a lézersugarakkal történő energiaátvitel minimális veszteséggel jár, és az irányított sugárzás pontosan oda juttatható, ahol a legnagyobb szükség van rá. Fontos azonban, hogy a technológiai fejlesztések mellett figyelmet kell fordítani a biztonságra is. A lézersugaraknak olyan intenzitásúaknak kell lenniük, hogy ne jelentsenek veszélyt az emberekre vagy a környezetre, ezért szigorú szabályozásokra és biztonsági protokollokra van szükség. Összességében az űrbe telepített napelemes erőművek lézersugarakkal történő energiaátadása ígéretes és fenntartható megoldást jelenthet a globális energiaigények kielégítésére, miközben csökkenti a fosszilis tüzelőanyagok iránti függőséget.

Az amerikai Aetherflux startup hasonló ambiciózus célokat tűzött ki, mint sok más innovatív vállalat, és a közelmúltban jelentős befektetéseket vonzott. Terveik között szerepel egy kisebb műholdflotta felbocsátása, amely képes napenergiát gyűjteni az űrben, majd infravörös lézerekkel továbbítani azt a Földre. Az ötlet lényege, hogy a Nap energiája folyamatosan rendelkezésre áll az űrben, így ha sikerül hatékonyan átkonvertálni és eljuttatni a Földre, az egy új, állandó energiaforrást kínálhat – hasonlóan a zsinóráramhoz. Jelenleg a technológia még kísérleti fázisban van, de már sikerült néhány ígéretes lépést tenni a megvalósítás felé. Például 2023-ban a Caltech kutatói egy mini műhold segítségével mikrohullámokkal sikeresen juttattak le egy apró mennyiségű energiát a Földre, ami az első alkalom volt, hogy űrből energiát tudtak átvinni a bolygóra.

Érdemes megemlíteni, hogy a közepes távolságú vezeték nélküli töltési technológiák már a gyakorlatban is bizonyították hasznosságukat. Például az izraeli Wi-Charge vállalat infravörös lézeres töltőket fejlesztett ki, amelyek beltéri alkalmazásra készültek. Ezek a rendszerek körülbelül 10 méteres távolságból képesek néhány száz milliwattnyi (pár tized watt) energiát biztonságosan átadni, amely elegendő ahhoz, hogy kisebb eszközöket folyamatosan töltsenek. Bár ez elsőre nem tűnik soknak – hiszen egy okostelefon gyors töltéséhez legalább 5-10 watt szükséges –, mégis ideális megoldás lehet például szenzorok, okosotthon-termékek, alacsony fogyasztású kijelzők vagy okos zárak energiaszükségletének kielégítésére, így elkerülve az elemek cserélgetését. A Wi-Charge már számos valós alkalmazást is bemutatott: például egy bevásárlóközpontban digitális reklámtáblák működtetésére használták ezt a vezeték nélküli töltést, valamint szállodákban okos ajtózárakat láttak el vele, hogy megszüntessék az elemek cserélgetésének szükségességét.

A vezeték nélküli energiaátvitel számos lenyűgöző lehetőséget kínál, amelyek átalakíthatják a mindennapi életünket, amennyiben a technológia éretté és megbízhatóvá válik. Íme néhány példa arra, hogyan változtathatja meg a jövőnket:

Kábelmentes otthonok: Képzeljünk el egy olyan nappalit, ahol a tévé, a lámpák és a hangszórók mind vezeték nélkül nyerik el az energiát egy elegáns, a szoba sarkában elhelyezett adóegységtől. Elfelejthetjük a zavaróan kilógó kábeleket és konnektorokat; eszközeinket szabadon elhelyezhetjük bárhol a térben, és folyamatosan áramot kapnak. A jövő már elkezdődött: léteznek vezeték nélküli telefontöltők, sőt olyan innovatív prototípusok is, mint a Xiaomi által bemutatott megoldás, amely a szoba bármely pontján képes néhány wattal tölteni a telefonokat. Bár a jelenlegi rendszerek teljesítménye még korlátozott, a jövőben akár nagyobb háztartási gépek számára is megjelenhetnek egységes szabványok, amelyek forradalmasíthatják a napi életünket.

**Elektromos járművek töltése menet közben: A jövő autópályái** Az elektromos járművek egyik legnagyobb kihívása napjainkban a töltési idő és a korlátozott hatótáv. Képzeljünk el egy olyan jövőt, ahol az autópályákon haladva az autónk folyamatosan tölthető, lehetővé téve számunkra, hogy gyakorlatilag megállás nélkül érjünk célba. E cél érdekében innovatív megoldások születnek, mint például az induktív töltési utak kiépítése. 2024-ben Svédországban egy kísérleti útszakasz került átadásra, ahol az elektromos járművek menet közben tölthetik magukat. Ha ez az elképzelés beválik, a jövő autópályái akár folyamatos energiaátadást kínálhatnak az útfelületből a járművek számára. Ezzel nemcsak az akkumulátorok mérete csökkenthető, hanem az útközbeni megállások száma is jelentősen mérséklődhet, így egy új, fenntarthatóbb közlekedési rendszer válhat valósággá.

Drónok és repülő eszközök folyamatos üzemidővel: A kis méretű pilóta nélküli repülők (drónok) üzemidejét ma az akkumulátorok erősen korlátozzák. A vezeték nélküli energiaátvitellel azonban akár folyamatosan a levegőben tarthatók lennének. Ezt már demonstrálták is: 2012-ben a LaserMotive és a Lockheed Martin egy tesztben lézersugárral töltötte egy Stalker típusú drón akkumulátorát, amely így 48 órán át folyamatosan repült a levegőben. Hasonló módon elképzelhető, hogy nagy magasságban keringő drónok reléállomásként funkcionáljanak, és lézerrel továbbítsák az energiát a felszínre vagy más repülő eszközökre - azaz légi energia-infrastruktúra épülhet ki. A DARPA programjának is része egy ilyen koncepció: magasban cirkáló drónok adják tovább egymásnak a lézer energiáját, míg eljut a célterületre.

Távoli vagy nehezen hozzáférhető helyek energiaellátása: Képzeljünk el olyan helyszíneket, mint egy sivatagi expedíciós tábor, egy szigetcsoport világítótornyai, a magashegységekben elhelyezkedő meteorológiai állomások, vagy éppen a katasztrófák által sújtott területek. Ezek a helyek gyakran kénytelenek dízelgenerátorokra vagy költséges akkumulátorokra támaszkodni, mivel más elektromos infrastruktúra nem áll rendelkezésre. Azonban, ha vezeték nélküli energiaátvitelre váltanánk, lehetőség nyílna arra, hogy távolról biztosítsunk energiát ezeknek a nehezen elérhető helyeknek.

Bár a technológia rendkívül ígéretes, jelenleg még számos kihívást kell megoldani ahhoz, hogy a vezeték nélküli energiaátvitel valóban elérje a mindennapi életünk szintjét.

Hatékonyság: Mint már korábban említettük, a hatásfok a nagy távolságú rendszerek esetében jelenleg igencsak kedvezőtlen. A kibocsátott energia jelentős része elveszik a levegőben, legyen szó akár abszorpcióról, akár szóródásról, valamint a konverziós veszteségek is számottevőek (a lézer előállítása során, majd az elektromos energiává való átalakításkor). Ez nem csupán pazarlást jelent; gazdasági és környezeti szempontból is komoly aggályokat vet fel – senki sem kívánja, hogy az áramtermelésből származó energia egy jelentős része a semmibe vesszen. A DARPA legutóbbi kísérletében például csupán körülbelül 20%-os hatásfokot tudtak elérni a lézer energiájának villamos energiává való átalakításakor a célpontnál.

Biztonság: Nem hagyható figyelmen kívül, hogy egy erős energia-sugárzás - legyen az mikrohullám vagy lézer - egészségügyi veszélyeket rejthet. A mikrohullámú sugarak nagy teljesítményen élő szöveteket melegíthetnek (gondoljunk a mikrohullámú sütőre, ami pár száz wattal főzi meg az ételt). Természetesen a távolsági átvitelnél a sugár általában szűk nyaláb, tehát nem szóródik szét, de garantálni kell, hogy ne kerüljön útjába sem ember, sem állat, vagy ha igen, az átvitel azonnal leálljon.

**Szabályozás és engedélyezés:** A vezeték nélküli energiaátvitel elterjedéséhez elengedhetetlen, hogy új szabványokat és jogi kereteket alakítsunk ki. A mikrohullámú átvitelhez szükséges frekvenciasávok kijelölése kulcsfontosságú ahhoz, hogy ne zavarják a meglévő kommunikációs rendszereket. A lézeres energiaátvitel esetén légtér-engedélyek beszerzése is indokolt, mivel a földről felfelé irányított erős lézersugár akár repülőgépek útvonalát is keresztezi. Fontos tényező, hogy a lakosság mennyire fogadja el ezt az innovatív technológiát; sokan aggodalmaskodnak a "sugárzás" hatásai miatt, különösen a mobilhálózatok és Wi-Fi kapcsán felmerülő félelmek tükrében. A közvélemény támogatásának elnyeréséhez elengedhetetlen a kockázatok és a biztonsági intézkedések átlátható kommunikációja.

Infrastruktúra és költségek: Egy teljesen vezeték nélküli energia-hálózat kiépítése óriási anyagi befektetést igényelne. Bár elkerülhetjük a hagyományos vezetékek és kábelek telepítésével járó költségeket, cserébe drága lézerrendszerek, antennák és vevőállomások telepítése válik szükségessé. Kérdéses, hogy gazdaságilag megéri-e ez a megoldás bizonyos körülmények között. Valószínű, hogy a technológia először olyan területeken honosodik meg, ahol a hagyományos infrastruktúra túlzottan költséges vagy kivitelezhetetlen: ilyenek lehetnek a űrbeli napenergia hasznosítás, katonai alkalmazások vagy olyan nehezen megközelíthető helyszínek, mint a dzsungelek vagy elszigetelt óceánszigetek. A mindennapi városi környezetben azonban a meglévő elektromos hálózat olcsósága és megbízhatósága miatt nehéz megalapozni a váltást, hacsak a vezeték nélküli megoldás nem kínál valamilyen extra kényelmet vagy funkciót, mint például mozgó járművek töltése vagy eszközök szabad mozgásának lehetősége.

A vezeték nélküli energiaátvitel területe izgalmas és dinamikus fejlődésen megy keresztül. Bár a végső célkitűzések elérése még számos innovatív mérnöki megoldást igényel, a legújabb kutatási eredmények azt mutatják, hogy a megvalósítás nem csupán álom, és a következő évtizedekben radikális átalakulásokra számíthatunk. A jelentős kutatóprogramok bebizonyították, hogy műszakilag képesek vagyunk nagyobb teljesítményeket is hatékonyan átvinni hosszú távolságokra. Most az a kihívás, hogy a technológiai vívmányokat a gyakorlatba ültessük át, és a lehetőségeinket maximálisan kihasználva egy új korszakot nyissunk meg az energiaellátásban.

Ezt a technológiát megfelelően ki fogják terjeszteni és továbbfejleszteni.

Képzeljük el, hogy 20-30 év múlva egy fesztivál szívében nem a hagyományos aggregátorok zúgása hallatszik, hanem a közeli naperőmű mikrohullámú energiáját használják a színpadok hangosításához. Vagy képzeljük el, hogy a vidéki házunk tetején elhelyezett vevőantenna a szomszédos szélerőműparkból érkező zöld energiát fogja be, így megszűnik a villanyoszlopok szükségessége a mezőkön. Ezek talán ma még futurisztikus víziók, de a technológiai fejlődés gyakran megdöbbentően gyorsan hozza el a változásokat.

Tesla egykori álma tehát újra napirenden van: a kérdés már nem az, hogy lehetséges-e, hanem az, hogy mikor és milyen formában válik széles körben is alkalmazhatóvá a vezeték nélküli energiaátvitel.