Это звучит как научная фантастика: гигантские солнечные электростанции, плавающие в космосе, излучают огромное количество энергии на Землю.
Удовлетворение наших потребностей в энергии с помощью солнечных электростанций в космосе. Долгое время эта идея была впервые задумана русским ученым. Константин Циолковский в 20-е годы это вдохновляло писателей.
Однако столетие спустя ученые добились огромных успехов в воплощении этой идеи в жизнь. Европейское космическое агентство (ЕКА) осознало потенциал этих усилий и сейчас пытаясь финансировать эти проекты. Он предсказывает, что первым промышленным ресурсом, который мы получим из космоса, будет «излученная» энергия. Будут ли у нас солнечные электростанции в космосе?
Ставки очень высоки
Изменение климата является величайшей проблемой нашего времени. Последствия изменения климата – от повышения глобальной температуры до изменения погодных условий – уже ощущаются во всем мире. Преодоление этой проблемы потребует радикальных изменений в том, как мы производим и потребляем энергию.
В последние годы технологии возобновляемых источников энергии получили существенное развитие, повысив эффективность и снизив затраты. Однако одним из основных препятствий для их поглощения является тот факт, что они не обеспечивают постоянную подачу энергии. Парки Ветряные турбины и солнечная энергия - только когда дует ветер или светит солнце, но нам нужно электричество 24 часа в сутки, каждый день. В конечном итоге нам нужен способ хранения энергии в больших количествах в ветряных электростанциях или солнечных установках. Это необходимый шаг, прежде чем мы сможем перейти на возобновляемые источники, которые удовлетворяют наши потребности в энергии.
Солнечные электростанции: преимущества космоса
Один из возможных способов обойти это - генерировать солнечную энергию от солнечных электростанций в космосе.
У этого решения есть много преимуществ: космическая солнечная электростанция может работать на орбите и собирать энергию Солнца 24 часа в сутки. Атмосфера Земли также поглощает и отражает некоторое количество солнечного света, поэтому солнечные элементы над атмосферой будут получать больше солнечного света и производить больше энергии.
Как их построить?
Одна из ключевых проблем, которую необходимо преодолеть, - это сборка, запуск и развертывание таких больших конструкций. Одна солнечная электростанция может иметь площадь, равную 10 квадратных километров, что эквивалентно 1.400 футбольным полям. Использование легких материалов будет иметь ключевое значение, учитывая, что самые большие расходы составят затраты на запуск солнечных электростанций в космос.
Одно из предлагаемых решений состоит в том, чтобы создать рой из тысяч маленьких спутников, которые объединяются и конфигурируются для формирования единого большого солнечного генератора. В 2017 году исследователи из Калифорнийский технологический институт обрисовал в общих чертах я проекты модульной солнечной электростанции, состоящий из тысяч сверхлегких солнечных элементов.
Они также показали прототип плитки, который весит всего 280 граммов на квадратный метр, что сопоставимо с весом бумаги.
Солнечные электростанции в космосе: последние разработки
Недавние исследования солнечных электростанций учитывают такие производственные механизмы, как 3D-печать.
В Ливерпульском университете изучаются новые производственные технологии для печати сверхлегких солнечных элементов на солнечных парусах. Солнечный парус — это складная, легкая мембрана с высокой отражающей способностью, способная использовать эффект давления солнечного излучения для продвижения космического корабля вперед без топлива. В частности, он изучает, как встроить солнечные элементы в конструкции солнечных парусов для создания больших бестопливных солнечных электростанций.
Эти методы позволят нам строить солнечные электростанции в космосе. Изготовить и развернуть блоки этого типа с Международной космической станции или будущая орбитальная станция вокруг Луны может помочь нам поставлять энергию и на наш спутник.
Возможности на этом не заканчиваются
Говоря о Луне: в настоящее время мы зависим от земных материалов для строительства солнечных электростанций, но ученые оценивают возможность использования ресурсов из космоса. Как реголит, о котором я говорил в этом мой пост для блога Беппе Грилло.
Еще одной большой проблемой станет отправка энергии на Землю. План состоит в том, чтобы преобразовать электричество от солнечных батарей в энергетические волны и использовать электромагнитные поля для передачи их антенне на поверхности Земли. Затем антенна преобразует волны обратно в электричество.
Исследователи под руководством Японского агентства аэрокосмических исследований уже разработали конструкции и продемонстрировали орбитальную систему, которая он должен уметь это делать.
В этой области предстоит еще много работы, но цель состоит в том, чтобы в ближайшие десятилетия сделать солнечные электростанции в космосе реальностью.
Когда точно?
Исследователи из Китая разработали систему под названием Омега, которые планируется ввести в эксплуатацию к 2050 году.
Эта система солнечной электростанции должна удовлетворять наши потребности в энергии. Китайский проект сможет поставлять два гигаватта энергии в наземную сеть с максимальной производительностью, огромная сумма.
Чтобы произвести столько энергии с помощью солнечных батарей на Земле, потребуется более шести миллионов единиц.
Спутники меньшего размера, вырабатывающие солнечную энергию, например те, которые предназначены для работы луноходов, могут быть введены в эксплуатацию даже до 2050 года.
В итоге: Во всем мире научное сообщество тратит время и силы на разработку солнечных электростанций в космосе.
