Každý může poskytnout všem zemím čistou energii a dodat ji kamkoli na světě.
Pouze 1,11 % celosvětové spotřeby energie v2019 získané ze solární energie. Slunce má obrovský energetický potenciál, a tak vědci hledají způsob, jak jeho plný potenciál co nejlépe využít.
Na první pohled je solární energie jednoducháa jasná volba. Na rozdíl od fosilních paliv při jejich výrobě nevznikají skleníkové plyny, které urychlují globální oteplování. Konkurence o vodní zdroje a území také nepředstavuje problém.
Spíše z politického hlediska solární energiejeden z nejbezpečnějších zdrojů alternativní energie. K velkým konfliktům došlo o právo nakládat se zásobami ropy a uhlí. V tomto smyslu je sluneční energie univerzální, patří všem a zároveň nikomu.
Proč není efektivní přijímat sluneční energii na Zemi?
Podle NASA přibližně 29 % sluneční energieodražené zpět od zemské atmosféry a rozptýlené do vesmíru. Kromě toho je dalších 23 % sluneční energie při průchodu atmosférou absorbováno vodní párou, ozonem a prachem. Na naši planetu se totiž dostává pouze 48 % sluneční energie.
Proto solární panely na Zemi přijímají vv nejlepším případě poloviční energie původního množství. Stále je ale problém v samotných bateriích, jejich maximální účinnost je asi 22 %: mluvíme o nelaboratorních podmínkách. A co je nejdůležitější, solární panely fungují pouze během denního světla. Proto musíte mít představu o příjmu energie přímo ze Slunce, a přitom nebýt na Zemi.
Jak funguje vesmírná solární energie?
Space Solar Power (SBSP) je nápadsběr sluneční energie ve vesmíru pomocí satelitních solárních panelů. Poté se bezdrátově dostane na Zemi. Podle Evropské vesmírné agentury (ESA) je světlo ze Slunce mimo atmosféru 11krát intenzivnější. Satelitní solární panely proto dokážou poskytnout obrovské množství energie, kterou lidstvo ani nemůže utratit.
Navíc nejsou ohroženy satelitní panelyšpatné počasí a západ slunce. Z vesmíru budou tato zařízení schopna přenášet energii na jakékoli místo na Zemi, takže stačí satelity umístit na optimální oběžnou dráhu.
Jak rozmístit solární panel ve vesmíru?
K výrobě solární energie ve vesmírupřístupné, jsou zapotřebí dvě základní technologie. Za prvé, nosné rakety pro dopravu materiálů do vesmíru musí být levné a šetrné k životnímu prostředí. Většina raket používaných v současnosti k doručování užitečného zatížení je velmi drahá a znečišťuje životní prostředí. Několik soukromých společností, zejména SpaceX, nyní vyvíjí nízkonákladové, opakovaně použitelné rakety.
Druhým bodem je stavba solárních satelitůna oběžné dráze. Aby bylo možné získat potřebné množství energie, satelitní solární panely by musely být mnohem větší než ISS. Ve skutečnosti to bude obrovská vesmírná loď. Na druhou stranu se vesmírné panely montují snadněji než ISS.
Co jsou sluneční satelity?
Tvrdí to výzkumníci z ministerstvaEnergie USA, existují dva typy satelitů, které lze vytvořit pro sběr vesmírné energie. Oba tyto typy se budou skládat ze slunečních kolektorů, reflektorů a vysílače. Reflektory jsou velká zrcadla, která budou směrovat záření na malé panely - kolektory - které pak přemění sluneční energii na mikrovlnnou nebo laserovou energii, aby ji přenesly na Zemi. Přijímací stanice na Zemi budou shromažďovat, ukládat a distribuovat energii.
- Satelity s mikrovlnným přenosem
Větší z těchto dvou struktur budou satelity,vysílající mikrovlny. Budou vyrobeny z obrovských slunečních reflektorů, které nasměrují sluneční energii do středu satelitu, odkud je pak přenášena na Zemi ve formě mikrovln. Satelity vysílající mikrovlnné signály budou obíhat Zemi po geostacionární dráze ve výšce asi 35 000 km – to je jen necelá desetina vzdálenosti od Měsíce.
Všechny takové stavby však budouobrovský. Samotné sluneční reflektory budou vážit přes 80 000 metrických tun s průměrem až 3 km. Díky své pouhé velikosti mohly mikrovlnné satelity generovat gigawatty energie a pohánět velká světová města. Vlnová délka elektromagnetického spektra je navíc poměrně velká, takže přenos energie z takové družice bude tak rychlý a intenzivní, jako sluneční světlo dopadne na Zemi.
Vypouštění, montáž a provoz družic,vysílací mikrovlny - to vše je velmi drahé. Jejich hodnota se odhaduje na desítky miliard dolarů. Vzhledem k velké velikosti bude dodání všech materiálů trvat 40 až 100 startů. Kromě toho by velikost přijímacích center na Zemi měla být škálovatelná na velikost satelitů ve vesmíru – asi 3 až 10 km v průměru. A tak velké plochy půdy je obtížné rozvíjet a udržovat.
- Satelity s laserovým přenosem
Druhým typem solárních satelitů jsou satelity slaserový přenos – budou mít jen asi 2 m v průměru. Pro přenos energie zpět na Zemi v nich bude umístěn alkalický laser napájený diodami. Laser může být velký asi jako kuchyňský stůl a vyzařovat energii na Zemi s účinností přes 50 %.
Budou vypuštěny družice s laserovým přenosemskupiny na nízkou oběžnou dráhu Země (LEO) ve vzdálenosti asi 400 km, protože jsou malé velikosti. Výroba takových zařízení je méně riziková a časově méně náročná než družice, které přenášejí mikrovlnné signály. Odhady nákladů na laserové přenosové satelity se pohybují od 500 milionů dolarů do 1 miliardy dolarů.
Má to ale i své stinné stránky.Satelity s laserovým přenosem jsou méně výkonné: každá jednotka bude generovat pouze 1 až 10 MW energie. I kdyby bylo vypuštěno mnoho zařízení najednou, nedokázaly by se vyrovnat výkonu, který poskytují družice pro mikrovlnný přenos. A protože je výkon nižší, bude obtížnější přenášet energii přes těžké mraky a déšť.
Vypuštění solárních panelů do vesmíru pomůže vyřešitnejen energetické problémy, ale i sociální a politické konflikty. V současnosti je mnoho zemí závislých na dodávkách fosilních paliv a omezené dodávky ropy a uhlíku způsobují vážné mezinárodní konflikty. Solární energie pomůže zajistit energetickou nezávislost. Tuto energii lze také exportovat téměř kamkoli na světě.
Přečtěte si více:
Uvnitř Země je další „planeta“: jak zachránila rodící se život
Jaderná fúze již nepotřebuje miliony stupňů: jak nová metoda funguje
Nová studie vyvrací teorii přenosu světelné energie