Создать аккаунт
Главные новости » Наука и технологии » Передача солнечной энергии из космоса на Землю скоро может стать реальностью

Передача солнечной энергии из космоса на Землю скоро может стать реальностью

0



Фото из открытых источников
Идея космической солнечной энергии (SBSP) — использование спутников для сбора солнечной энергии и «передачи» ее в точки сбора на Земле — существует по крайней мере с конца 1960-х годов. Несмотря на свой огромный потенциал, эта концепция не получила достаточного распространения из-за стоимости и технологических барьеров.
 
Можно ли сейчас решить некоторые из этих проблем? Если это так, SBSP может стать жизненно важной частью мирового перехода от ископаемого топлива к зеленой энергии.
 
Мы уже собираем энергию Солнца. Он собирается непосредственно с помощью того, что мы обычно называем солнечной энергией. Это включает в себя различные технологии, такие как фотогальваника (PV) и солнечно-тепловая энергия.
 
Энергия Солнца также собирается косвенно: примером этого является энергия ветра, потому что бризы генерируются неравномерным нагревом атмосферы Солнцем.
 
Но эти зеленые формы производства электроэнергии имеют ограничения. Они занимают много места на суше и ограничены наличием света и ветра. Например, солнечные фермы не собирают энергию ночью и собирают ее меньше зимой и в пасмурные дни.
 
ПВ на орбите не ограничится наступлением ночи. Спутник на геостационарной орбите (GEO) — круговой орбите на высоте около 36 000 километров над Землей — подвергается воздействию Солнца более 99 процентов времени в течение всего года. Это позволяет ему производить зеленую энергию 24/7.
 
GEO идеально подходит для случаев, когда необходимо отправить энергию с космического корабля на коллектор энергии или наземную станцию, потому что спутники здесь неподвижны по отношению к Земле. Считается, что к 2050 году на ГЕО будет доступно в 100 раз больше солнечной энергии, чем предполагаемые глобальные потребности человечества в энергии.
 
Для передачи энергии, собранной в космосе, на землю требуется беспроводная передача энергии. Использование для этого микроволн сводит к минимуму потери энергии в атмосфере даже при облачном небе.
 
Микроволновый луч, посылаемый спутником, будет направлен на наземную станцию, где антенны преобразуют электромагнитные волны обратно в электричество. Наземная станция должна иметь диаметр 5 километров или больше в высоких широтах.
 
Однако это все же меньше площади земли, необходимой для производства такого же количества энергии с использованием солнечной или ветровой энергии.
 
С момента первой концепции Питера Глейзера в 1968 году было предложено множество дизайнов.
 
В SBSP энергия преобразуется несколько раз (свет в электричество, микроволны в электричество), и часть ее теряется в виде тепла. Чтобы передать 2 гигаватт (ГВт) мощности в сеть, спутник должен будет собрать около 10 ГВт мощности.
 
Недавняя концепция под названием CASSIOPEI состоит из двух управляемых рефлекторов шириной 2 км. Они отражают солнечный свет в массив солнечных панелей. Эти передатчики мощности диаметром около 1700 метров можно направить на наземную станцию. По оценкам, спутник может иметь массу 2000 тонн.
 
Другая архитектура, SPS-ALPHA, отличается от CASSIOPeiA тем, что солнечный коллектор представляет собой большую конструкцию, образованную огромным количеством небольших модульных отражателей, называемых гелиостатами, каждый из которых можно независимо перемещать. Их выпускают серийно, чтобы снизить себестоимость.
 
В 2023 году ученые из Калифорнийского технологического института запустили MAPLE, небольшой спутниковый эксперимент, который передал небольшое количество энергии обратно в Калифорнийский технологический институт. MAPLE доказала, что эту технологию можно использовать для доставки энергии на Землю.
 
SBSP может сыграть решающую роль в достижении нулевой цели Великобритании к 2050 году, но текущая стратегия правительства этого не предусматривает.
 
Независимое исследование показало, что к 2050 году SBSP сможет производить до 10 ГВт электроэнергии, что составляет четверть текущего спроса в Великобритании. SBSP обеспечивает надежное и стабильное энергоснабжение.
 
Это также создаст многомиллиардную промышленность с 143 000 рабочих мест по всей стране. Европейское космическое агентство в настоящее время оценивает жизнеспособность SBSP в рамках своей инициативы SOLARIS. За этим может последовать полный план развития технологии к 2025 году.
 
Другие страны недавно объявили о намерении передать энергию на Землю к 2025 году, перейдя к более крупным системам в течение следующих двух десятилетий.
 
Если технология готова, то почему не используется SBSP? Главный предел — огромное количество массы, которую нужно запустить в космос, и ее стоимость за килограмм.
 
Такие компании, как SpaceX и Blue Origin, разрабатывают ракеты-носители большой грузоподъемности, уделяя особое внимание повторному использованию частей этих транспортных средств после их полета. Это может снизить стоимость предприятия на 90 процентов.
 
Даже с помощью корабля SpaceX Starship , который может выводить 150 тонн груза на низкую околоземную орбиту, для спутника SBSP потребуются сотни запусков. Некоторые компоненты, такие как длинные структурные фермы — конструктивные элементы, предназначенные для покрытия больших расстояний, — могут быть напечатаны в космосе на 3D-принтере.
 
Миссия SBSP будет сложной, и все же необходимо полностью оценить риски. В то время как производимая электроэнергия является полностью экологически чистой, воздействие загрязнения от сотен запусков тяжелых грузов трудно предсказать.
 
Кроме того, для управления такой большой структурой в космосе потребуется значительное количество топлива, что требует от инженеров работы с иногда очень токсичными химическими веществами. Фотоэлектрические солнечные панели будут подвергаться деградации, снижая эффективность со временем на 1-10 процентов в год. Однако обслуживание и дозаправка могут быть использованы для продления срока службы спутника почти на неопределенный срок.
 
Луч микроволн, достаточно мощный, чтобы достичь земли, также может повредить все, что попадется на пути. Таким образом, в целях безопасности плотность мощности луча должна быть ограничена.
 
Задача создания таких платформ в космосе может показаться сложной, но космическая солнечная энергия технологически осуществима. Чтобы быть экономически жизнеспособным, требуется крупномасштабное проектирование и, следовательно, долгосрочная и решительная приверженность со стороны правительств и космических агентств.
 
Но со всем этим SBSP может внести фундаментальный вклад в достижение нуля к 2050 году с помощью устойчивой чистой энергии из космоса.


0 комментариев
Обсудим?

Смотрите также:

Продолжая просматривать сайт dobro-news.com вы принимаете политику конфидициальности.
ОК