Jokainen voi tarjota kaikille maille puhdasta energiaa ja toimittaa sitä kaikkialle maailmaan.
Vain 1,11 % maailman energiankulutuksesta2019 saatu aurinkoenergiasta. Auringolla on valtava energiapotentiaali, joten tutkijat etsivät tapaa hyödyntää sen koko potentiaali parhaalla mahdollisella tavalla.
Ensi silmäyksellä aurinkoenergia on yksinkertaistaja ilmeinen valinta. Toisin kuin fossiilisten polttoaineiden, niiden tuotanto ei tuota kasvihuonekaasuja, jotka kiihdyttävät ilmaston lämpenemistä. Kilpailu vesivaroista ja alueista ei myöskään ole ongelma.
Enemmän poliittisesta näkökulmasta aurinkoenergiayksi turvallisimmista vaihtoehtoisten energialähteiden lähteistä. Suuria konflikteja syntyi öljy- ja hiilivarantojen luovutusoikeudesta. Tässä mielessä aurinkoenergia on universaalia, se kuuluu kaikille eikä kenellekään samanaikaisesti.
Miksi aurinkoenergian vastaanottaminen maan päällä ei ole tehokasta?
NASAn mukaan noin 29 % aurinkoenergiastaheijastuu takaisin maan ilmakehästä ja hajaantui avaruuteen. Tämän lisäksi vielä 23 % aurinkoenergiasta imeytyy vesihöyryyn, otsoniin ja pölyyn sen kulkeutuessaan ilmakehän läpi. Loppujen lopuksi vain 48 % aurinkoenergiasta saavuttaa planeettamme.
Siksi maapallon aurinkopaneelit vastaanottavat sisäänparhaimmillaan puolet alkuperäisen määrän energiasta. Mutta itse akuissa on edelleen ongelma, niiden maksimihyötysuhde on noin 22%: puhumme ei-laboratorioolosuhteista. Ja mikä tärkeintä, aurinkopaneelit toimivat vain päiväsaikaan. Siksi sinulla on oltava idea vastaanottaa energiaa suoraan auringosta, kun et ole maan päällä.
Miten avaruusaurinkovoima toimii?
Space Solar Power (SBSP) on ideaaurinkoenergian kerääminen avaruudessa satelliitti aurinkopaneeleilla. Sitten se pääsee langattomasti maan päälle. Euroopan avaruusjärjestö ESA:n mukaan Auringosta tuleva valo on 11 kertaa voimakkaampaa ilmakehän ulkopuolella. Siksi satelliittiaurinkopaneelit voivat tarjota valtavan määrän energiaa, jota ihmiskunta ei voi edes käyttää.
Lisäksi satelliittipaneelit eivät ole uhattunahuono sää ja auringonlasku. Avaruudesta nämä laitteet pystyvät välittämään energiaa mihin tahansa paikkaan maan päällä, joten sinun tarvitsee vain asettaa satelliitit optimaaliselle kiertoradalle.
Kuinka asentaa aurinkopaneeli avaruuteen?
Tehdä avaruuteen aurinkoenergiaakäytettävissä, tarvitaan kaksi perustekniikkaa. Ensinnäkin materiaalien avaruuteen toimittamiseen tarkoitettujen kantorakettien on oltava edullisia ja ympäristöystävällisiä. Useimmat tällä hetkellä hyötykuormien kuljettamiseen käytetyt raketit ovat erittäin kalliita ja saastuttavat ympäristöä. Useat yksityiset yritykset, erityisesti SpaceX, kehittävät nyt edullisia, uudelleenkäytettäviä raketteja.
Toinen kohta on aurinkosatelliittien rakentaminenkiertoradalla. Tarvittavan energiamäärän keräämiseksi satelliittiaurinkopaneelien tulisi olla paljon suurempia kuin ISS. Itse asiassa siitä tulee valtava avaruusalus. Toisaalta avaruuspaneelit on helpompi koota kuin ISS.
Mitä aurinkosatelliitit ovat?
Ministeriön tutkijoiden mukaanYhdysvaltain energia, on olemassa kahdenlaisia satelliitteja, jotka voidaan luoda keräämään avaruusenergiaa. Molemmat näistä tyypeistä koostuvat aurinkokeräimistä, heijastimista ja lähettimestä. Heijastimet ovat suuria peilejä, jotka ohjaavat säteilyä pieniin paneeleihin - keräilijöihin - jotka sitten muuntaa aurinkoenergian mikroaaltouuni- tai laserenergiaksi välittääkseen sen Maahan. Maapallon vastaanottoasemat keräävät, varastoivat ja jakavat energiaa.
- Mikroaaltolähetyksellä varustetut satelliitit
Suurempi näistä kahdesta rakenteesta on satelliitit,lähettää mikroaaltoja. Ne valmistetaan valtavista aurinkoheijastimista, jotka ohjaavat aurinkoenergiaa satelliitin keskelle, josta se sitten välitetään maapallolle mikroaaltojen muodossa. Mikroaaltosignaaleja lähettävät satelliitit kiertävät maapalloa geostationaarisella kiertoradalla noin 35 000 km:n korkeudella – se on hieman alle kymmenesosan etäisyydestä Kuusta.
Kuitenkin kaikki tällaiset rakenteet ovatvaltava. Pelkät aurinkoheijastimet painavat yli 80 000 tonnia ja niiden halkaisija on enintään 3 kilometriä. Mikroaaltosatelliitit voisivat tuottaa valtavan kokonsa ansiosta gigawattia tehoa ja tehoa maailman suuriin kaupunkeihin. Lisäksi sähkömagneettisen spektrin aallonpituus on suhteellisen suuri, joten energian siirto tällaisesta satelliitista on yhtä nopeaa ja voimakasta kuin auringonvalo saavuttaa maan.
satelliittien laukaisu, kokoaminen ja käyttö,mikroaaltojen lähettäminen - kaikki tämä on erittäin kallista. Niiden arvoksi on arvioitu kymmeniä miljardeja dollareita. Suuren koon vuoksi kaikkien materiaalien toimittaminen kestää 40-100 laukaisua. Lisäksi maan päällä olevien vastaanottokeskusten koon tulisi olla skaalattavissa avaruudessa olevien satelliittien kokoon - halkaisijaltaan noin 3-10 km. Ja niin suuria maa-alueita on vaikea kehittää ja ylläpitää.
- Спутники с лазерной передачей
Toinen aurinkosatelliittityyppi on laserilla välitettävät satelliitit — ne tulevatvain noin 2 m diameter.To siirtää energiaa takaisin maahan, ne sijoitetaandiodipumpattu alkalilaser.voi olla noin keittiön pöydän kokoinen ja säteillä energiaa maahan yli 50%: n hyötysuhteella.
Laserilla välitettävät satelliitit laukaistaan ryhmissä matalalle Maan kiertoradalle (LEO) noin 400 kilometrin päähän, koska ne ovat kooltaan pieniä.Tällaisten laitteiden tuotanto ei ole yhtä riskialtista ja vaatii vähemmän aikaa verrattuna mikroaaltosignaaleja lähettäviin satelliitteihin.Arviot laservälitteisten satelliittien kustannuksista vaihtelevat 500 miljoonasta dollarista 1 miljardiin dollariin.
Mutta on myös haittoja.Laserlähetyksellä varustetut satelliitit ovat vähemmän tehokkaita: jokainen yksikkö ontuottaa vain 1-10 MW tehoa.Vaikka käyttäisit useita laitteita kerralla, ne eivät pysty vastaamaan niiden tarjoamaan tehoonsatelliitit, joissa on mikroaaltouuni.Ja koska teho on pienempi, se onEnergian välittäminen raskaiden pilvien ja sateen kautta on vaikeampaa.
Aurinkopaneelien laukaiseminen avaruuteen auttaa ratkaisemaanei vain energiaongelmia, vaan myös sosiaalisia ja poliittisia konflikteja. Tällä hetkellä monet maat ovat riippuvaisia fossiilisten polttoaineiden toimituksista, ja rajalliset öljy- ja hiilivarat aiheuttavat vakavia kansainvälisiä konflikteja. Aurinkoenergia auttaa varmistamaan energiariippumattomuuden. Lisäksi tätä energiaa voidaan viedä lähes kaikkialle maailmaan.
Lue lisää:
Maan sisällä on toinen "planeetta": kuinka se pelasti syntymässä olevan elämän
Ydinfuusio ei enää tarvitse miljoonia asteita: miten uusi menetelmä toimii
Uusi tutkimus kumoaa valoenergian siirtoteorian