Ресеарцх

Соларна енергија, екстрактована директно из свемира. Да ли је то уопште могуће?

Пре више од седамдесет година, 1941, ИсаацАзимов је написао причу у којој се енергија сунца преносила кроз микроталасне зраке на сусједне планете уз помоћ свемирске станице. Године су прошле, а данас научници покушавају да ову научну фантастику преведу у стварност на Земљи. Концепти употребе соларне енергије изведене из свемира или директно у свемиру развијени су од средине 20. века. Многи пројекти чекају на крила.

Соларна енергија је будућност

Користећи соларну енергију у простору (СБСП), мимогли би да реше наше проблеме са енергетским и гасовима стаклене баште са минималним утицајем на животну средину. Професор Сергио Пеллегрино из компаније Цалтецх недавно је изјавио да масовна производња енергије у систему СБСП и чињеница да ће наше сунце радити још 10 милијарди година указује на то да нам енергија неће дуго трајати.

Једно од најопсежнијих НАСА истраживања за свевреме, Програм развоја и процене концепта сателитског система напајања, био је посвећен конкретно СБСП-у и коштао више од 50 милиона долара, одржан је од 1976. до 1980. године. Још једно фундаментално истраживање које је НАСА финансирала да би преиспитала и разумела изводљивост СБСП-а названа је истраживачким истраживањима и технологијом за соларну енергију. Студија је обухватила велики број чврстих научних истраживања, али је општи закључак био следећи:

"Велики ССП је веома компликованинтегрисани систем система који захтева бројне значајне помаке у модерним технологијама и могућностима. Развијена је мапа пута која идентификује потенцијалне путеве за постизање свих неопходних открића - иако за неколико деценија. “ - Јохн С. Манкинс, 7. септембар 2000.

Јасно је да ништа није јасно. Уронимо дубље у основе ове експоненцијалне технологије и њене изводљивости.

Шта је соларна енергија изведена из свемира?

Соларна енергија, екстрахована у свемиру, је концепт хватања сунчеве енергије у свемиру и преношења директно на Земљу или друге оближње планете.

Једноставно речено, могли бисмо ставити некемеханизам у свемир како би скоро непрекидно ухватио енергију Сунца и преносио ту енергију на Земљу. Ово се може десити дан или ноћ, на киши или под ведрим небом. Чим примимо енергију на Земљи за ректену (специјалну антену за енергију), лако је можемо дистрибуирати користећи наше уобичајене методе. Врло је једноставно.

Постоји много идеја везаних за конфигурацијуи архитектуру СБСП механизма коју бисмо могли користити. Локација система, архитектура сателита, прикупљање енергије и пренос енергије главне су главне тачке које треба узети у обзир приликом разумевања различитих СБСП система. С обзиром на број предложених концепата, размотрићемо само неке од највидљивијих опција.

Гдје смјестити сустав за вађење соларне енергије?

Геосинкроно, геосинкроно (ГСО)орбита, средња земља (ЦОО) и ниска Земљина орбита (ЛЕО) - то су опције за разматрање. Највише обећава ГСО због поједностављене геометрије и поравнања антене у односу на ректенску, скалабилност и скоро континуирани пренос снаге. Главни проблем ГСО је велика количина радијације. Опште космичке опасности, као што су микрометеорити или сунчеве бакље, такође представљају опасност.

Сателитска архитектура

Направите фабрике луна са многотранспорт или развијање астероида за склапање или самонаграђивање сателита СБСП - у сваком случају, стварање аутономних свемирских фабрика ће бити тежак задатак. Свака конструкција у простору ће захтијевати употребу локалних и слободних материјала (то јест, лунарног), уз изрицање одређених ограничења комплексности структура, у поређењу са онима које се могу градити на Земљи.

Једна занимљива инсталација коју тренутно градимо на Земљи је модуларна соларна батерија коју су развили Цалтецх и Нортхроп Груманн. Погледајте њен видео испод.

</ п>

Још један занимљив концепт приватне компанијеСоларен. У будућности планира да спроведе експеримент са изградњом соларне електране СБСП снаге 250 МВ у геостационарној орбити. У 2009. години, Соларен је склопио уговор са највећом калифорнијском енергетском компанијом ПГ&Е да би јој обезбедио соларну енергију.

Чак и НАСА са концептом произвољно великог фазног низа (развијеног 2012. године) привукла је скорашњу пажњу од Јохн С. Манкинса, једног од водећих свјетских стручњака за СБСП.

Како сакупити енергију Сунца у простору?

Два главна концепта повезана са колекцијоменергије, је употреба фотонапонских ћелија (соларних ћелија) или соларне топлине. Можете да ухватите топлоту сунца (а тиме и енергију) помоћу огледала да концентришете светлост и загрејете течност. Пара ће заузврат ротирати турбину и производити електричну енергију. Овај концепт има одређену предност у односу на соларне панеле, јер смањује укупну масу по вату. Међутим, у већини концепата се претпоставља да ће користити фотонапонске ћелије које су претерано лагане и високо ефикасне.

Како пренијети енергију Сунца из свемира?

Пренос микроталасне снаге је типичан изборСБСП дизајни су због свеукупне ефикасности, али употреба преноса снаге ласерског снопа је још једна занимљива опција због смањене тежине и трошкова. Међутим, при помисли на снажан ласерски сноп, постоји страх да га се може претворити у свемирско оружје (зраке смрти). Међутим, безбедносни протоколи могу лако да елиминишу ову претњу. Пројекти могу бити креирани да задовоље све захтјеве за сигурну разину микровалне енергије. Неће бити опасности за становнике градова и живих бића на путу зрна на земљу. Једноставна повратна спрега између антене и ректала би омогућила да се пренос смањи ако се одступи од курса.

Сада када смо боље разумели шта је СБСП, уронимо у његова највећа ограничења.

Трошкови инсталације преноса космичке енергије

Може се чинити да је све лијепо и сунцеПроћи ће милијарде година да нам пружимо бесплатну енергију. Међутим, увек постоји улов. Већ смо приметили низ безбедносних питања, али главна препрека су трошкови испоруке свих материјала потребних за СБСП. Садашње процјене трошкова слања отприлике 1 кг терета у свемир варирају од 9.000 до 43.000 америчких долара, у зависности од ракете и свемирских летелица које се користе.

Ако погледамо само слање сунцаплоча, доња граница спектра трошкова лансирања ултра-лаганог СБСП система капацитета 4 МВ је 4000 метричких тона. Али највероватније ће СБСП бити у распону од 80.000 метричких тона.

Лов сцоре: 4.000 тона к 9.000 долара по килограму = 36.000.000.000 долара

Хигх сцоре: 80.000 тона к 43.000 долара по килограму = 3.440.000.000 долара

Иако ће ови бројеви бити крајње приближни, мии даље добијају приближну вредност од 36 милијарди до 3,4 трилиона долара. Употреба фабрике на Месецу или астероида одједном изгледа јефтино.

Резултати истраживања НАСА-е то показујуКосмичка соларна енергија је “економски одржива” ако почетни трошкови варирају између 100–200 $ по килограму. Иако цијене и даље падају, укључујући захваљујући СпацеКс ракетама за вишекратну употребу, још је дуг пут. Међутим, овај тренд ће пратити Раи Курзвеилов закон о убрзавању повратка, а цијена лансирања ће и даље опадати са милијарди и милона на неколико стотина долара.

Непотребно је рећи да проблем није технологија, већ њен трошак.

Будућност соларне енергије

Способност СБСП-а да обезбеди чист и поузданструја за планет око сат и седам дана у недељи јефтинија од било ког другог извора је апсолутно реална. Али ће требати деценије улагања, монтаже, тестирања и успјешне имплементације прије него систем почне плаћати своје почетне трошкове.

Па ипак, права политичка клима је суштинска компонента промоције СБСП-а као стварног извора енергије.

Зашто нам је потребна енергија сунца?

Ако се политика не узме у обзир, након што је добила СБСП (или нуклеарну фузију) у наредној деценији, могли бисмо да представимо такве научне концепте:

  • Спаце Лифтс и Спаце Товерс
  • Орбитални прстенови - коришћењем свемирских лифтова, креирајте прстен око Земље уместо свемирске станице за јефтино кретање терета и истраживање свемира
  • Дисон Спхерес - гигантске шкољке које покривају цијелу звијезду и апсорбирају њен цјелокупни излаз енергије
  • Нестинг Браинс - Дисон напухује сфере да трансформише звезде у масивне компјутере користећи енергију коју емитују све звезде
  • Ворлдс рингс - вештачке планете које користе целу звезду

Постоји много опција. Остаје само да се измисле и развију. Предложите своје? Почните од нас разговор у Телеграму.