Космос – будущее солнечной энергетики

Пятница, 04 Января 2019
Космос – будущее солнечной энергетики

Еще в 1941 году Айзек Азимов опубликовал короткую историю «Логика», в которой энергия Солнца передавалась посредством микроволновых лучей на другие планеты со станции в космосе. Современные исследователи стремятся воплотить научную фантастику в жизнь для жителей Земли. С 20-го века были проведены огромные исследования космической солнечной энергии (SSP или SBSP).

Благодаря SBSP люди могли бы избавиться от парниковых газов. Серджио Пеллегрино, профессор из CalTech, считает, что SBSP сможет получать в 8 раз больше энергии, чем на Земле. С непрерывной производительностью SBSP и тем фактом, что Солнце будет существовать окооло 10 миллиардов лет, мы можем с уверенностью предположить, этого источника энергии вполне хватит на ближайшее время. Одно крупнейших исследований NASA, Программа разработки и оценки концепции спутниковой энергосистемы была посвящена SBSP и стоила свыше 50 миллионов долларов США в период с 1976 по 1980 годы.

Другая серьезная работа NASA финансировалось для переоценки реализации SBSP в рамках программы космических исследований и технологий в области солнечной энергетики. В исследовании было выполнено огромное количество серьезных оценок. Но общий вывод заключался в том, что крупномасштабная солнечная электростанция - это крайне сложная интегрированная система со множеством подсистем, и она требует многочисленных существенных новых достижений технологий и финансовых возможностей. Создана технологическая дорожная карта, которая указывает возможные пути достижения этой цели. Но понадобятся еще десятилетия. Солнечная энергия из космоса представляет собой концепцию захвата энергии в космосе и передачи ее непосредственно Земле или прочим планетам. Для этого нужно разместить некий механизм в космосе, чтобы почти постоянно поглощать энергию Солнца и перенаправлять ее далее. Получив энергию на Земле через ректенну, можно легко ее распределить с помощью уже существующих методов. Местоположение системы SBSP, спутниковая архитектура, получение передача энергии - вот лишь несколько областей, важных для появления SBSP.

Где именно хотят разместить систему SBSP? На геосинхронной орбите (GEO), средней околоземной орбите (MEO) и низкой околоземной орбите (LEO). Наиболее реальным может стать использование GEO из-за упрощенной геометрии и удобного равнения антенны по ректенне, масштабируемости и почти постоянной передачи мощности. Главная проблема GEO - огромное количество радиационного облучения. Есть и другие космические угрозы, как то метеоры или солнечные вспышки. Еще одним интересным проектом является модульные разворачиваемые солнечные батареи, разрабатываемые Caltech и Northrop Grumman. Существует и еще одна занятная концепция - от фирмы Solaren. В будущем они хотят провести тест по строительству SBSP на 250 МВт в GEO.

В 2009 году они даже подписали соглашение с PG & E, крупной энергетической компанией из Калифорнии, о поставках космической солнечной энергии. Solaren также имеет несколько патентов и, безусловно, будет интересным игроком в этой области. Даже NASA SPS-ALPHA с помощью Arbitrarily Large Phased Array (разработанной еще в 2012 году) привлекла внимание экспертов. Две базовые концепции, относящиеся к сбору энергии, - использование фотоэлементов (солнечных панелей) либо солнечного тепла, рассматриваются учеными. Обе имеют плюсы и минусы, но технологии не стоят на месте. Микроволновая передача энергии является типичным выбором при конструкции SBSP из-за эффективности, но применение луча мощности лазера более удобный вариант из-за меньшего веса и цены. Однако есть опасности в использовании, которые могут сделать его в космическим оружием. Но протоколы безопасности могут легко предотвратить эту маловероятную угрозу, учитывая используемую технологию передачи СВЧ-излучения, без какой-либо опасности для людей и городов.

Стоимость космической солнечной электростанции составляют примерно от 9 тысяч до 43 тысяч долларов США за 1 килограмм полезного веса. Все зависит от используемой ракеты и космического корабля. Если говорить о доставке фотопанелей, то затраты составят 1 миллиард долларов для легкой системы SBSP. Более крупная гелиосистема обошлась бы в сумму 36 миллиардов долларов до 3,4 триллиона долларов. Чтобы идея солнечно электростанции вне Земли стала жизнеспособной, затраты должны составлять от 100 до 200 долларов за 1 килограмм полезной нагрузки.

В целом же, если землянам удастся построить солнечную электростанцию, то в дальнейшем это позволит сделать реальными космические лифты и космические башни, орбитальные кольца (с использованием космических лифтов будут созданы кольца вокруг Земли в качестве космической станции для дешевого перемещения грузов и исследования космоса). А также Сфера Дайсона, Matrioshka Brains (многослойная сфера Дайсона, которая превратит звезды в гигантские компьютеры с использованием энергии всех звезд) и Ringworlds - искусственно созданные колоссальные планеты, которые используют всю звезду.

Следите за новостями в социальных сетях:

Спасибо, я уже в группе