Die Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) hat mit ihrem aktuellen Projekt einen Meilenstein in der kabellosen Energieübertragung gesetzt. Am 19. Mai 2025 präsentierte die Behörde eine beeindruckende Demonstration: Mit einem 800-Watt-Laserstrahl wurde über eine Entfernung von 5,3 Meilen (entspricht etwa 8,6 Kilometern) Strom übertragen – und das unter freiem Himmel. Als symbolisches Zeichen der Leistungsfähigkeit wurde die übertragene Energie dazu genutzt, Popcorn zu erhitzen und zum Platzen zu bringen. Ein spektakuläres Beispiel dafür, wie weit die Technologie in den letzten Jahren gekommen ist. Dieses Experiment, Teil des Persistent Optical Wireless Energy Relay (POWER) Programms, eröffnet neue Perspektiven für die drahtlose Energieversorgung, die weit über einfache Beispiele hinausgehen und insbesondere im militärischen Bereich große Bedeutung erlangen könnten.
Im Kern des Tests stand allerdings eine neue Art von Empfängertechnologie, die den einfallenden Laserstrahl effizient in elektrischen Strom umwandelt und so den größten Flaschenhals bei der optischen Energieübertragung konsequent adressiert. Die Herausforderung, innerhalb großer Entfernungen einen Laserstrahl mit möglichst wenig Lichtverlust aufzunehmen und in nutzbare Energie umzuwandeln, war bis dato einer der limitierten Aspekte der Technologie. Mit der neuen Receiver-Array-Technologie, gestaltet von Teravec Technologies in Zusammenarbeit mit Packet Digital und dem Rochester Institute of Technology, wurde eine kompakte Apertur entwickelt, die den Strahl nahezu verlustfrei einfängt. Daraufhin reflektiert ein parabelförmiger Spiegel die Lichtenergie auf zahlreiche Photovoltaikzellen, welche das Licht in Strom umwandeln.
Damit ist ein wichtiger Schritt gemacht, um kabellose Energieübertragungen auf eine noch nie da gewesene Distanz umzusetzen und das Potenzial für Anwendungen, etwa die drahtlose Versorgung von Drohnen oder mobilen Geräten, zu demonstrieren. Die Bedeutung dieses Erfolgs wird auch durch den Vergleich mit bisherigen Rekorden deutlich. Vor dem POWER-Projekt lag der Stand der Kunst bei nur 230 Watt und einer Strecke von knapp über einer Meile (1,7 Kilometer). Mit über 800 Watt auf 5,3 Meilen wurde dieser Wert sowohl bezüglich Leistung als auch Reichweite deutlich übertroffen. Paul Jaffe, Programmmanager bei DARPA, beschreibt die Demonstration als eine „absolute Vernichtung“ aller bislang berichteten optischen Energieübertragungen sowohl in Bezug auf Leistung als auch Distanz. Obwohl die 800 Watt noch keine Industrienormen erreichen, stellen sie einen vielversprechenden Anfang dar, welcher die Tür für zukunftige Innovationen im Bereich kabelloser Energie öffnet.
Jedoch ist die Technologie noch nicht sofort einsatzbereit. Ein Hemmnis liegt aktuell bei der Effizienz des Systems. Der POWER Receiver Array Demo (PRAD) Versuch fokussierte primär auf die Validierung des Empfängerkonzepts und weniger auf maximale Effizienz der Umwandlung. Für kürzere Entfernungen lag die Umwandlungseffizienz von Laserstrahl zu nutzbarem Strom bei etwa 20 Prozent. Die Effizienz auf der gesamten Strecke von 5,3 Meilen wurde bislang nicht präzise veröffentlicht, dürfte jedoch geringer sein. Das bedeutet, dass nur ein Bruchteil der abgestrahlten Laserenergie tatsächlich am Empfänger ankommt und genutzt werden kann. Dieses Szenario erinnert an die aktuelle Situation in der Kernfusionsforschung: Obwohl positive Energiebilanzen bei kleinen Brennstoffpellets messbar sind, entsteht der überwiegende Energieaufwand dennoch durch die Laser, welche selbst viel Strom benötigen. Aus technischer und wirtschaftlicher Sicht ist das Optimierungspotenzial enorm.
Jaffe erklärte gegenüber Medien, dass die Effizienzsteigerung vergleichsweise schnell umgesetzt werden könnte. Die Wahl der Komponenten sei bei der Demonstration zugunsten eines schnellen Prototyps gefallen. Zukünftige Empfänger werden aus leichteren Materialien gefertigt sowie mit spezialisierten Photovoltaikzellen ausgestattet, welche auf die Wellenlänge der verwendeten Laser optimiert sind. Solche spezialisierten Zellen könnten die Umwandlungseffizienz auf das Doppelte oder sogar Dreifache heute üblicher Solarzellen steigern. Das macht das Vorhaben nicht nur für militärische Einsätze interessant, sondern lässt auch Anwendungen im zivilen Bereich im Bereich des Möglichen erscheinen. Vorstellbar ist beispielsweise die drahtlose Versorgung von abgelegenen Forschungsstationen, mobilen Geräten, oder sogar Reise- und Freizeitfahrzeugen, ohne dass schwere Batterien oder störende Kabel notwendig sind.
Besonders spannend ist die Vision, Drohnen während des Fluges kabellos mit Energie zu versorgen. So könnten langdauernde Einsätze ohne Landungen zur Batterieaufladung realisiert werden. Die Integration in unbemannte Luftfahrzeuge oder andere Plattformen steht deshalb auf der DARPA-Agenda ganz weit oben. Die Zukunftsaussichten des POWER-Programms sind deshalb vielversprechend. Die nächste Phase des Projekts wird mit Schwerpunkt auf der Integration von Relaisstationen zur Verlängerung der Funkstrecken sowie der vertikalen Energieübertragung vorangetrieben. Die Behörde sucht derzeit nach Partnern aus Industrie und Wissenschaft, um die Technologie weiterzuentwickeln und zu kommerzialisieren. Eine Sache ist sicher: Kabellose Laser-Energieübertragung wird eines der spannendsten Felder der Zukunftstechnologie bleiben. Physikalische Grenzen und technische Herausforderungen sind noch nicht vollständig überwunden, dennoch sind die Fortschritte klar erkennbar.
Der Erfolg von DARPA auf dem Gebiet der optischen Energieübertragung zeigt, wie bestehende Technologien rationeller und innovativer eingesetzt werden können, um die Art und Weise, wie wir Strom übertragen, grundlegend zu verändern. Langfristig könnte dies nicht nur die militärische Leistungsfähigkeit erhöhen, sondern auch das Leben vieler Menschen durch zuverlässige Stromversorgung an bisher schwer zugänglichen Orten erleichtern. Dieses faszinierende Experiment, das mit der Herstellung von Popcorn als Symbol für den Durchbruch begann, hebt die Möglichkeiten kabelloser Energieübertragung mit Hochleistungslasern auf ein neues Niveau und verspricht spannende Entwicklungen, die weit über Kinofilme aus den 80er Jahren hinausgehen. Jeder Schritt Richtung effizienterer, sichererer und skalierbarer Technologien bringt uns der Vision näher, Energie überall und jederzeit ohne Kabel und Batterien verfügbar zu machen – sei es auf dem Schlachtfeld, in der Forschung oder im Alltag.
