A napfény által működtetett lézer új dizájnját mutatták be algériai és portugál kutatók. A szoláris lézer, amelyet még meg kell építeni a laboratóriumban, az előrejelzések szerint nagyobb hatékonysággal fog működni, mint a meglévő rendszerek, és számos alkalmazási területe lehet – beleértve az űrbe telepített rendszert a napenergia begyűjtésére a Földön.
A napfény pumpáló forrásként való felhasználását lézerfény előállítására az 1960-as évek óta széles körben kutatják. A jelenlegi technológiák segítségével költséghatékony, nagy teljesítményű és fényerejű lézerrendszerek állíthatók elő.
Az elmúlt évtizedben számos előrelépés történt a szoláris lézerek terén – de a meglévő terveket korlátozni lehet egyetlen nagy lézerrúd használatával. Ez a rúd az erősítő anyag, amely a szivattyú forrásától nyert energián keresztül lézerfényt állít elő. Az egyrúdú napelemes rendszerek általában drágák, és a rúdon belüli hőmérséklet-eloszlás egyenetlen, ami rontja az általuk előállított sugár minőségét.
Numerikus szimulációk
Ezt a legújabb munkát Rabeh Boutaka végezte az algíri Fejlett Technológiák Fejlesztési Központjában, Dawei Liang a lisszaboni NOVA Egyetemen és Abdelhamid Kellou-n a Tudományos és Technológiai Egyetemen, Houari Boumediene-n. A trió numerikus szimulációkat végzett, hogy segítsen nekik egy optimálisabb szoláris lézer-elrendezést megtervezni. Az általuk javasolt rendszer a TEM-ben működne00 optikai mód: az alapvető, legalacsonyabb rendű lézermód, ahol a sugár középpontját körülvevő fény intenzitása egyszerű Gauss-eloszlást követ. A csapat kialakítása a napfényt négy parabolatükör segítségével gyűjti össze, amelyek összterülete 10 m2.
A napelem folyamatosan működik naplemente után
Miután ezt a fényt begyűjtötték, egy lézerfejre irányítják, ahol egyenletesen oszlik el négy olvasztott szilícium-dioxid koncentrátor és fényvezető között. Végül a fény négy kis átmérőjű lézerrudat egyidejűleg pumpál – a beállítás biztosítja, hogy a szivattyú teljesítménye egyenletesen oszlik el a rudak között. Ennek eredményeként a kialakítás elkerüli a termikus lencsék által jelentett korlátokat – azt a nem kívánt hatást, amikor az optikai anyagok hőmérsékleti szabálytalanságai befolyásolják a fény útját.
Összességében Boutaka csapata úgy számolta, hogy változtatásaik megduplázták a TEM-ben működő szoláris lézerek fénygyűjtési hatékonyságát.00 módban, ami 1.24-szerese a napfény-lézer konverziós hatékonyságának a korábbi tervekhez képest. A kutatók számos lehetséges alkalmazást képzelnek el tervezésükhöz: többek között jobb módszereket a Föld felszínének és légkörének műholdak segítségével történő megfigyelésére; az űrszemét eltávolításával és a mélyűri kommunikációval együtt.
A legérdekesebb alkalmazás talán a napenergia-termelés új formáinak kifejlesztése. Itt Boutaka és munkatársai azt javasolják, hogy a szoláris lézerek működhessenek az űrben, ahol a napfény körülbelül kétszer olyan erős, mint a Földön. A lézersugarakat vissza lehet lőni a Földre, és koncentrált napelemekkel összegyűjteni – ez a folyamat hatékonyabb, mint a földi napenergia-gyűjtés.
A kutatást a Journal of Photonics for Energy.
