Mindenki képes minden országot tiszta energiával ellátni és szállítani a világ bármely pontjára.
A globális energiafogyasztás mindössze 1,11%-a2019 napenergiából kapott. A Nap hatalmas energiapotenciállal rendelkezik, ezért a kutatók keresik a módját, hogyan tudják a lehető legjobban kihasználni a benne rejlő lehetőségeket.
Első pillantásra a napenergia egyszerűés a kézenfekvő választás. A fosszilis tüzelőanyagoktól eltérően ezek előállítása nem bocsát ki olyan üvegházhatású gázokat, amelyek felgyorsítják a globális felmelegedést. A vízkészletekért és területekért folyó verseny sem jelent problémát.
Inkább politikai szempontból a napenergiaaz egyik legbiztonságosabb alternatív energiaforrás. Nagy konfliktusok alakultak ki az olaj- és széntartalékok feletti rendelkezési jog körül. Ebben az értelemben a napenergia univerzális, mindenkié és egyszerre senkié.
Miért nem hatékony napenergiát kapni a Földön?
A NASA szerint a napenergia körülbelül 29%-avisszaverődik a föld légköréből és szétszóródik az űrben. Ráadásul a napenergia további 23%-át a vízgőz, az ózon és a por nyeli el, miközben áthalad a légkörön. Végül is a napenergia mindössze 48%-a éri el bolygónkat.
Ezért a Földön a napelemek bejutnaklegjobb esetben az eredeti mennyiség energia fele. De még mindig van probléma magukban az akkumulátorokban, maximális hatékonyságuk körülbelül 22%: nem laboratóriumi körülményekről beszélünk. És ami a legfontosabb, a napelemek csak a nappali órákban működnek. Ezért kell, hogy legyen egy ötlet, hogy közvetlenül a Naptól kapjon energiát, miközben nem tartózkodik a Földön.
Hogyan működik az űrben lévő napenergia?
A Space Solar Power (SBSP) egy ötletnapenergia gyűjtése az űrben műholdas napelemek segítségével. Ezután vezeték nélkül eljut a Földre. Az Európai Űrügynökség (ESA) szerint a Napból érkező fény 11-szer intenzívebb a légkörön kívül. Ezért a műholdas napelemek hatalmas mennyiségű energiát tudnak biztosítani, amelyet az emberiség nem is tud elkölteni.
Ráadásul a műholdpaneleket sem fenyegeti veszélyrossz idő és naplemente. Az űrből ezek az eszközök képesek lesznek energiát továbbítani a Föld bármely pontjára, így csak optimális pályára kell állítani a műholdakat.
Hogyan telepítsünk napelemet az űrben?
Napenergiát készíteni a térbenhozzáférhető, két alaptechnológiára van szükség. Először is, az anyagokat az űrbe szállító hordozórakétáknak olcsónak és környezetbarátnak kell lenniük. A rakéták többsége, amelyeket jelenleg rakéták szállítására használnak, nagyon drága és szennyezi a környezetet. Számos magáncég, különösen a SpaceX, jelenleg alacsony költségű, újrafelhasználható rakétákat fejleszt.
A második pont a napelemes műholdak építésepályán. A szükséges mennyiségű energia betakarításához a műholdas napelemeknek sokkal nagyobbaknak kell lenniük, mint az ISS. Valójában egy hatalmas űrhajó lesz. Másrészt az űrpaneleket könnyebb összeszerelni, mint az ISS-t.
Mik azok a napelemes műholdak?
A minisztérium kutatói szerintAmerikai energia, kétféle műholdat lehet létrehozni az űrenergia gyűjtésére. Mindkét típus napkollektorból, reflektorból és adóból áll majd. A reflektorok nagy tükrök, amelyek a sugárzást kis panelekre – kollektorokra – irányítják, amelyek aztán a napenergiát mikrohullámú vagy lézerenergiává alakítják, és továbbítják a Földre. A Földön található vevőállomások gyűjtik, tárolják és elosztják az energiát.
- Műholdak mikrohullámú átvitellel
A két szerkezet közül a nagyobbik a műholdak,mikrohullámokat továbbító. Hatalmas napfényvisszaverőkből készülnek majd, amelyek a napenergiát a műhold középpontjába irányítják, ahonnan aztán mikrohullámok formájában továbbítják a Földre. A mikrohullámú jeleket továbbító műholdak geostacionárius pályán keringenek majd a Föld körül, körülbelül 35 000 km-es magasságban – ez a Hold távolságának alig egytizede.
Azonban minden ilyen konstrukcióhatalmas. A napelemes reflektorok önmagukban több mint 80 000 tonnát nyomnak, átmérőjük pedig akár 3 km is lehet. Óriási méretüknek köszönhetően a mikrohullámú műholdak gigawatt teljesítményt képesek generálni, és ellátni a világ nagyvárosait. Ráadásul az elektromágneses spektrum hullámhossza viszonylag nagy, így az energiaátvitel egy ilyen műholdról olyan gyors és intenzív lesz, ahogy a napfény eléri a Földet.
műholdak felbocsátása, összeszerelése és üzemeltetése,mikrohullámú sütők továbbítása - mindez nagyon drága. Értéküket több tízmilliárd dollárra becsülik. A nagy méret miatt 40-100 kilövésre lesz szükség az összes anyag leszállításához. Ezenkívül a Földön lévő vevőközpontok méretének méretezhetőnek kell lennie az űrben lévő műholdak méretéhez, amelyek átmérője körülbelül 3-10 km. És az ilyen nagy területeket nehéz fejleszteni és fenntartani.
- Műholdak lézeres átvitellel
A második típusú napelemes műholdak a műholdaklézerátvitel - csak körülbelül 2 m átmérőjűek lesznek. Az energia visszajuttatásához a Földre egy diódaszivattyúzású alkáli lézert helyeznek el. A lézer körülbelül akkora lehet, mint egy konyhaasztal, és 50% feletti hatásfokkal sugároz energiát a Földre.
Lézeres sugárzású műholdakat indítanak felcsoportok alacsony Föld körüli pályára (LEO) körülbelül 400 km-re, mivel kis méretűek. Az ilyen eszközök előállítása kevésbé kockázatos és kevésbé időigényes, mint a mikrohullámú jeleket továbbító műholdaké. A lézeres átviteli műholdak költségbecslései 500 millió és 1 milliárd dollár között mozognak.
De vannak árnyoldalai is.A lézeres átviteli műholdak kevésbé erősek: minden egység csak 1-10 MW teljesítményt termel. Még ha sok eszközt indítanának is fel egyszerre, nem tudnák felmérni a mikrohullámú átviteli műholdak által biztosított teljesítményt. És mivel a teljesítmény kisebb, nehezebb lesz energiát továbbítani a felhőkön és az esőn keresztül.
A napelemek világűrbe bocsátása segít megoldaninemcsak az energiaproblémák, hanem a társadalmi és politikai konfliktusok is. Jelenleg sok ország függ a fosszilis tüzelőanyag-készletektől, és a korlátozott olaj- és szénkészletek súlyos nemzetközi konfliktusokat okoznak. A napenergia segít az energiafüggetlenség biztosításában. Ezenkívül ez az energia a világ szinte bárhová exportálható.
Olvass tovább:
Van egy másik „bolygó” a Földön belül: hogyan mentette meg a születőben lévő életet
A magfúzióhoz már nincs szükség millió fokra: hogyan működik az új módszer
Egy új tanulmány cáfolja a fényenergia transzfer elméletét