- Технологии

Солнечная энергия вырабатывается непосредственно из космоса. Это вообще возможно?

Солнечная энергия вырабатывается непосредственно из космоса. Это вообще возможно?

Более семидесяти лет назад, в 1941 году Айзек Азимов написал рассказ, в котором энергия Солнца проходили через СВЧ-лучей на соседние планеты с космической станции. Прошли годы, и сегодня ученые пытаются превратить эту фантастику в реальность на Земле. Концепция использования солнечной энергии, получаемой из космоса, или непосредственно в космос должны разрабатываться с середины 20-го века. Много проектов, которые ждут своего часа.

Солнечная энергия-это будущее

Использование солнечной энергии в пространстве (SBSP), мы могли бы решить наши проблемы с энергетикой и выбросами парниковых газов с минимальным воздействием на окружающую среду. Профессор Серджио Пеллегрино из Калифорнийского технологического института, недавно заявил, что массовое производство энергии SBSP системы и тот факт, что наше Солнце будет запущено еще 10 миллиардов лет, позволяют предположить, что источник энергии у нас никогда не кончатся еще долго.

Одна из самых обширных исследований НАСА все время, спутниковые системы питания Концепция развития и оценки программ, ориентированных на SBSP и стоимостью более 50 миллионов долларов, было проведено в период с 1976 по 1980 год. Еще одно фундаментальное исследование, финансируемое NASA, чтобы проанализировать и понять целесообразность SBSP, называется космической солнечной энергии поисковых исследований и технологий. В исследование было включено огромное количество серьезных научных исследованиях, но общий вывод был:

«Масштабные ССП-это очень сложная комплексная система, которая требует многочисленных значительные успехи сегодняшних технологий и возможностей. Разработанная технологическая карта, которая определяет потенциальные пути для достижения всех необходимых прорывов — хотя в течение нескольких десятилетий». — Джон С. Манкинс, 7 Сентября, 2000.

Понятно, что ничего не понятно. Давайте возьмем более глубокое погружение в основы этого экспоненциальные технологии и их целесообразность.

Что солнечной энергии получаемой из космоса?

Солнечную энергию собирают в космосе есть понятие солнечной энергии в космосе и передачи ее непосредственно на Земле или ближайших планетах.

Проще говоря, мы могли бы поставить какой-то механизм в космическом пространстве практически постоянно, чтобы захватить энергию Солнца и передавать эту энергию на Землю. Это может случиться днем или ночью, во время дождя или при ясном небе. Как только мы получаем энергию на Земле rectenna (специальная антенна для получения энергии), мы можем спокойно распространять его, используя наши обычные методы. Это очень просто.

Есть много идей, связанных с конфигурацией и архитектурой механизма SBSP, что мы могли бы использовать. Расположение архитектуры системы спутников, которые собирают энергию и передачи энергии-основные крупные элементы, на которые следует обратить внимание при понимании различных систем SBSP. Учитывая количество предлагаемых концепций, мы рассмотрим только некоторые из наиболее заметных вариантов.

Где разместить производственной системы солнечной энергии?

Геосинхронной, она геостационарной (ГСО) орбиты, средний-земля (ГЦЭ) и низкой околоземной орбите (НОО) — вот несколько вариантов для рассмотрения. Наиболее перспективным является ГСО из-за упрощенной геометрии и ориентации антенны по отношению к rectenna, масштабируемость, и практически непрерывную передачу энергии. Главная проблема ГЕО — большой объем радиации. Общая космических опасностей, таких как микрометеоритов или солнечные вспышки представляют собой угрозу.

Спутниковое архитектуры

Создать лунный фабрики с большим количеством трафика или разрабатывать астероиды для сборки или самостоятельного монтажа спутников SBSP — в любом случае, создание автономных космических заводов будет сложным. Любое строительство в космосе потребует использования местных и бесплатных материалов (т. е. Луны), это накладывает определенные ограничения на сложность конструкции, по сравнению с теми, что можно построить на Земле.

Одно из интересных растений, которые мы сейчас строим на Земле, представляет собой модульную развития солнечной батареи Калтеха и Northrop Grumann. Посмотреть ее на видео ниже.

Еще один интересный концепт от частной компании Solaren. В будущем она планирует эксперимент с построением SBSP солнечной электростанции мощностью 250 МВт на геостационарной орбите. В 2009 году Solaren подписала соглашение с крупнейшей энергетической компанией в Калифорнии компании PG&E, чтобы обеспечить пространство солнечной энергии.

Даже НАСА с концепцией сколь угодно большой фазированной решеткой (разработан в 2012 году) недавно привлек внимание Джона С. Манчини, один из ведущих специалистов SBSP в мире.

Как собирать солнечную энергию в космосе?

Два основных понятия, связанных со сбором энергии с помощью фотоэлектрических преобразователей (солнечных панелей) или солнечное тепло. Вы можете поймать солнечного тепла (а значит энергии), используя зеркала, чтобы сконцентрировать свет и тепло жидкости. Пар, в свою очередь, будет вращать турбины и производить электричество. Эта концепция имеет определенное преимущество в весе по сравнению с солнечными батареями, потому что это уменьшает общий вес на ватт. Однако большинство понятий, которые вы намерены использовать Свериге и высокоэффективных фотоэлементов.

Как передавать солнечную энергию из космоса?

Микроволновая передача энергии-это типичный выбор в SBSP конструкций на общую эффективность, но использование передачи энергии по лазерному лучу-это еще один интересный вариант из-за уменьшенного веса и стоимости. Однако при мысли мощного лазерного луча, существует опасение, что он может быть превращен в космосе оружия (лучей смерти). Однако, протоколы безопасности может легко устранить эту угрозу. Проекты могут быть адаптированы ко всем требованиям для безопасного уровня микроволновой энергии. Там будет никакой угрозы для жителей города и живых существ на пути лучей к Земле. Простой обратной связи между антенной и rectenna будет вырубать передачу, если она отклонится от курса.

Теперь, когда мы лучше понимаем, что SBSP, давайте погрузимся в его больших ограничений.

Стоимость установки передачи космической энергии

Может показаться, что все прекрасно и солнце миллиарды лет предоставить нам бесплатную энергию. Однако, всегда есть подвох. Мы уже отметили ряд проблем безопасности, но главным препятствием является стоимость доставки всех материалов, необходимых для SBSP. Текущие оценки стоимость отправки примерно 1 кг полезного груза в космос, начиная от 9000 до 43000 долларов США, в зависимости от ракеты и корабля.

Если мы смотрим только направить солнечные панели, нижняя граница диапазона расходов для запуск системы сверхлегкий SBSP мощностью 4 МВт составляет 4000 тонн. Но, скорее всего, SBSP будет находиться в диапазоне от 80 000 метрических тонн.

Низкая оценка: 4000 метрических тонн x 9 000 долларов США за килограмм = 36 000 000 000 $

Высокая оценка: 80 000 метрических тонн х $ 43,000 за килограмм = 3 440 000 000 000 долларов

Хотя эти цифры носят весьма приблизительный характер, мы до сих пор получаем примерную стоимость от $ 36 млрд до 3,4 триллиона долларов. Использование фабрики на Луне или астероиде вдруг кажется дешевым.

Результаты исследований показывают, что в NASA космическая солнечная энергия будет «экономически жизнеспособным», если стартовые затраты будут колебаться в пределах 100-200 долларов США за килограмм. Хотя цены продолжают падать, а также благодаря многоразовой ракеты компании SpaceX еще долгий путь. Однако эта тенденция следовать закону ускоряющейся отдачи Рэй Курцвейл, и стоимость запусков будет продолжать снижаться с миллиардами и миллионами до нескольких сотен долларов.

Излишне говорить, что проблема не в технологии и ее стоимости.

Будущее солнечной энергии

Способность SBSP для обеспечения чистой и надежной энергии для планеты круглосуточно и семь дней в неделю-это дешевле, чем любой другой источник — это абсолютно реально. Но потребуются десятилетия инвестиции, сборки, тестирования и успешного внедрения, прежде чем система начнет окупить свои первоначальные затраты.

И еще, самая важная составляющая продвижения SBSP как реальный источник энергии-это правильный политический климат.

Зачем нам нужна солнечная энергия?

Если не брать во внимание политику, после получения SBSP (или ядерный синтез) в следующем десятилетии, мы могли бы реализовать такие научные понятия:

  • Космические лифты и космической башни
  • Орбитальное кольцо — с помощью космических лифтов, чтобы создать кольцо вокруг Земли вместо космической станции для дешевого перемещения материалов и космических исследований
  • Сфера Дайсона — гигантский снаряд, охватывающий все звезды и поглощая весь выход энергии
  • Матрешка мозги — пудрить сферы Дайсона для превращения звезд в массивных компьютерах, используя энергию, выделяемую всеми звездами
  • Миры-кольца — искусственные планеты с помощью звезды

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *