Всеки може да осигури на всички страни чиста енергия и да я достави навсякъде по света.
Само 1,11% от световното потребление на енергия в2019 г., получени от слънчева енергия. Слънцето има огромен енергиен потенциал, така че изследователите търсят начин да използват най-добре пълния му потенциал.
На пръв поглед слънчевата енергия е простаи очевидния избор. За разлика от изкопаемите горива, неговото производство не отделя парникови газове, които ускоряват глобалното затопляне. Конкуренцията за водни ресурси и територии също не е проблем.
Повече от политическа гледна точка слънчева енергияедин от най-безопасните източници на алтернативна енергия. Големи конфликти възникнаха относно правото да се разпорежда с запаси от нефт и въглища. В този смисъл слънчевата енергия е универсална, принадлежи едновременно на всички и на никого.
Защо не е ефективно да се получава слънчева енергия на Земята?
Според НАСА приблизително 29% от слънчевата енергияотразени обратно от земната атмосфера и разпръснати в космоса. Освен това, още 23% от слънчевата енергия се абсорбира от водна пара, озон и прах, докато преминава през атмосферата. В крайна сметка само 48% от слънчевата енергия достига нашата планета.
Следователно слънчевите панели на Земята получават вв най-добрия случай половината от енергията от първоначалното количество. Но все още има проблем в самите батерии, максималната им ефективност е около 22%: говорим за нелабораторни условия. И най-важното е, че слънчевите панели работят само през деня. Следователно трябва да имате идея да получавате енергия директно от Слънцето, докато не сте на Земята.
Как работи космическата слънчева енергия?
Space Solar Power (SBSP) е идеясъбиране на слънчева енергия в космоса с помощта на сателитни слънчеви панели. След това безжично стига до Земята. Според Европейската космическа агенция (ESA) светлината от Слънцето е 11 пъти по-интензивна извън атмосферата. Следователно сателитните слънчеви панели могат да осигурят огромно количество енергия, което човечеството дори не може да изразходва.
Освен това сателитните панели не са застрашенилошо време и залез. От космоса тези устройства ще могат да предават енергия до всяко място на Земята, така че трябва само да поставите спътниците в оптимална орбита.
Как да разположим слънчев панел в космоса?
Да направим космическа слънчева енергиядостъпни са необходими две основни технологии. Първо, ракетите носители за доставяне на материали в космоса трябва да бъдат евтини и екологични. Повечето от ракетите, използвани в момента за доставяне на полезни товари, са много скъпи и замърсяват околната среда. Няколко частни компании, по-специално SpaceX, сега разработват евтини ракети за многократна употреба.
Вторият момент е изграждането на слънчеви спътницив орбита. За да се събере необходимото количество енергия, сателитните слънчеви панели трябва да са много по-големи от МКС. Всъщност това ще бъде огромен космически кораб. От друга страна, космическите панели са по-лесни за сглобяване от МКС.
Какво представляват слънчевите спътници?
Според изследователи от министерствотоСАЩ енергия, има два вида спътници, които могат да бъдат създадени за събиране на космическа енергия. И двата вида ще се състоят от слънчеви колектори, рефлектори и предавател. Рефлекторите са големи огледала, които ще насочват излъчването към малки панели - колектори - които след това преобразуват слънчевата енергия в микровълнова или лазерна енергия, за да я предават на Земята. Приемните станции на Земята ще събират, съхраняват и разпределят енергия.
- Сателити с микровълново предаване
По-голямата от тези две структури ще бъдат спътниците,предаващи микровълни. Те ще бъдат направени от огромни слънчеви рефлектори, които насочват слънчевата енергия към центъра на спътника, откъдето след това се предава на Земята под формата на микровълни. Сателитите, предаващи микровълнови сигнали, ще обикалят около Земята в геостационарна орбита на височина от около 35 000 км - това е малко под една десета от разстоянието от Луната.
Всички подобни конструкции обаче щеогромен. Само слънчевите рефлектори ще тежат над 80 000 метрични тона с диаметър до 3 км. Благодарение на огромния си размер, микровълновите спътници могат да генерират гигават мощност и да захранват големите градове в света. В допълнение, дължината на вълната на електромагнитния спектър е сравнително голяма, така че предаването на енергия от такъв спътник ще бъде толкова бързо и интензивно, колкото слънчевата светлина достигне Земята.
Стартиране, сглобяване и експлоатация на спътници,предаващи микровълни - всичко това е много скъпо. Стойността им се оценява на десетки милиарди долари. Поради големия размер ще са необходими от 40 до 100 изстрелвания, за да се доставят всички материали. В допълнение, размерът на приемните центрове на Земята трябва да бъде мащабируем до размера на спътниците в космоса - около 3 до 10 км в диаметър. И такива големи земя са трудни за разработване и поддържане.
- Сателити с лазерно предаване
Вторият вид слънчеви спътници са спътниците слазерно предаване - те ще бъдат само около 2 m в диаметър. За да прехвърлят енергия обратно на Земята, те ще разполагат с алкален лазер с диодна помпа. Лазерът може да бъде с размерите на кухненска маса и да излъчва енергия към Земята с ефективност над 50%.
Ще бъдат изстреляни спътници с лазерно излъчванегрупи в ниска околоземна орбита (LEO) на около 400 km, тъй като са малки по размер. Производството на такива устройства е по-малко рисковано и отнема по-малко време от сателитите, които предават микровълнови сигнали. Оценките на разходите за сателити за лазерно предаване варират от 500 милиона до 1 милиард долара.
Но има и своите минуси.Сателитите за лазерно предаване са по-малко мощни: всяка единица ще генерира само 1 до 10 MW мощност. Дори ако много устройства бъдат пуснати наведнъж, те няма да могат да достигнат мощността, осигурена от сателитите за микровълново предаване. И тъй като мощността е по-ниска, ще бъде по-трудно да се предава енергия през тежки облаци и дъжд.
Изстрелването на слънчеви панели в космоса ще помогне за решаванетоне само енергийни проблеми, но и социални и политически конфликти. В момента много страни са зависими от доставките на изкопаеми горива, а ограничените доставки на петрол и въглерод причиняват сериозни международни конфликти. Слънчевата енергия ще помогне за гарантиране на енергийна независимост. Освен това тази енергия може да се изнася до почти всяка точка на света.
Прочетете още:
Има друга „планета“ вътре в Земята: как тя спаси зараждащия се живот
Ядреният синтез вече не се нуждае от милиони градуси: как работи новият метод
Ново изследване опровергава теорията за пренос на светлинна енергия