אנרגיה ישירות מהשמש: מה קורה אם אתה משגר פאנל סולארי לחלל

כולם יכולים לספק לכל המדינות אנרגיה נקייה ולספק אותה לכל מקום בעולם.

פאנלים סולאריים, אומרים מומחים ומדענים ברחבי העולם.

רק 1.11% מצריכת האנרגיה העולמית ב2019 התקבל מאנרגיה סולארית. לשמש יש פוטנציאל אנרגטי עצום, ולכן החוקרים מחפשים דרך לנצל בצורה הטובה ביותר את מלוא הפוטנציאל שלה.

במבט ראשון, אנרגיה סולארית היא פשוטהוהבחירה המתבקשת. בניגוד לדלקים מאובנים, הייצור שלהם אינו פולט גזי חממה שמאיצים את ההתחממות הגלובלית. גם תחרות על משאבי מים ושטחים אינה מהווה בעיה.

יותר מנקודת מבט פוליטית אנרגיה סולאריתאחד המקורות הבטוחים ביותר של אנרגיה חלופית. סכסוכים גדולים התרחשו על הזכות להיפטר ממאגרי נפט ופחם. במובן זה, אנרגיית השמש היא אוניברסלית, היא שייכת לכולם ולאף אחד בו-זמנית.

מדוע לא יעיל לקבל אנרגיה סולארית על פני כדור הארץ?

לפי נאס"א, כ-29% מהאנרגיה הסולאריתמשתקף בחזרה מהאטמוספירה של כדור הארץ ומפוזר לחלל. נוסף על כך, עוד 23% מאנרגיית השמש נספגים באדי מים, אוזון ואבק כשהיא עוברת באטמוספרה. אחרי הכל, רק 48% מאנרגיית השמש מגיעה לכוכב הלכת שלנו.

לכן, פאנלים סולאריים על פני כדור הארץ מקבלים פנימהבמקרה הטוב, חצי מהאנרגיה מהכמות המקורית. אבל עדיין יש בעיה בסוללות עצמן, היעילות המקסימלית שלהן היא כ-22%: אנחנו מדברים על תנאים שאינם מעבדתיים. והכי חשוב, פאנלים סולאריים עובדים רק בשעות היום. לכן, אתה צריך שיהיה לך רעיון לקבל אנרגיה ישירות מהשמש, בזמן שאינך נמצא על כדור הארץ.

כיצד פועלת אנרגיה סולארית בחלל?

Space Solar Power (SBSP) הוא רעיוןאיסוף אנרגיה סולארית בחלל באמצעות פאנלים סולאריים לווייניים. ואז הוא מגיע באופן אלחוטי לכדור הארץ. לפי סוכנות החלל האירופית (ESA), האור מהשמש חזק פי 11 מחוץ לאטמוספירה. לכן, פאנלים סולאריים לווייניים יכולים לספק כמות עצומה של אנרגיה שהאנושות אפילו לא יכולה להוציא.

בנוסף, לוחות לוויין אינם מאוימיםמזג אוויר גרוע ושקיעה. מהחלל, המכשירים הללו יוכלו להעביר אנרגיה לכל מקום על פני כדור הארץ, כך שאתה רק צריך להכניס את הלוויינים למסלול אופטימלי.

איך לפרוס פאנל סולארי בחלל?

כדי להפוך את החלל לאנרגיה סולאריתנגיש, יש צורך בשתי טכנולוגיות בסיסיות. ראשית, רכבי שיגור לאספקת חומרים לחלל חייבים להיות זולים וידידותיים לסביבה. רוב הרקטות המשמשות כיום להעברת מטענים יקרות מאוד ומזהמות. כמה חברות פרטיות, בעיקר SpaceX, מפתחות כעת רקטות בעלות נמוכה לשימוש חוזר.

הנקודה השנייה היא בניית לוויינים סולארייםבמסלול. כדי לאסוף את כמות האנרגיה הנדרשת, פאנלים סולאריים לווייניים יצטרכו להיות גדולים בהרבה מה-ISS. למעשה, זו תהיה חללית ענקית. מצד שני, קל יותר להרכיב לוחות חלל מאשר ISS.

מהם לוויינים סולאריים?

לדברי חוקרים מהמשרדאנרגיה אמריקאית, ישנם שני סוגים של לוויינים שניתן ליצור כדי לאסוף אנרגיית חלל. שני הסוגים הללו יהיו מורכבים מקולטי שמש, מחזירי אור ומשדר. רפלקטורים הם מראות גדולות שיפנו קרינה לפאנלים קטנים - קולטים - אשר לאחר מכן ממירים אנרגיית שמש לאנרגיית מיקרוגל או לייזר כדי להעביר אותה לכדור הארץ. תחנות קליטה על פני כדור הארץ יאספו, יאחסנו ויחלקו אנרגיה.

• לוויינים עם שידור מיקרוגל

הגדול מבין שני המבנים הללו יהיו הלוויינים,משדר גלי מיקרוגל. הם יהיו עשויים ממחזירי שמש ענקיים שמפנים את אנרגיית השמש למרכז הלוויין, משם היא משודרת לכדור הארץ בצורה של גלי מיקרו. לוויינים המשדרים אותות מיקרוגל יקיפו את כדור הארץ במסלול גיאוסטציונרי בגובה של כ-35,000 ק"מ - זה קצת פחות מעשירית מהמרחק מהירח.

עם זאת, כל מבנים כאלה יהיהעָצוּם. מחזירי השמש לבדם ישקלו מעל 80,000 טון מטרי בקוטר של עד 3 ק"מ. הודות לגודלם העצום, לווייני מיקרוגל יכלו לייצר ג'יגה וואט של כוח ולהפעיל את הערים הגדולות בעולם. בנוסף, אורך הגל של הספקטרום האלקטרומגנטי גדול יחסית, כך שהעברת האנרגיה מלווין כזה תהיה מהירה ואינטנסיבית ככל שאור השמש יגיע לכדור הארץ.

שיגור, הרכבה ותפעול לוויינים,שידור מיקרוגלים - כל זה מאוד יקר. ערכם מוערך בעשרות מיליארדי דולרים. בשל הגודל הגדול, יידרש 40 עד 100 השקות כדי לספק את כל החומרים. בנוסף, גודלם של מרכזי הקליטה על פני כדור הארץ חייב להיות ניתן להרחבה לגודל של לוויינים בחלל - בקוטר של כ-3 עד 10 ק"מ. ושטחי אדמה גדולים כאלה קשה לפתח ולתחזק.

• לוויינים עם שידור לייזר

הסוג השני של לוויינים סולאריים הם לוויינים עםשידור לייזר - הם יהיו בקוטר של כ-2 מ' בלבד. כדי להעביר אנרגיה בחזרה לכדור הארץ, הם יאכסנו לייזר אלקליין שנשאב דיודה. הלייזר יכול להיות בערך בגודל של שולחן מטבח ולהקרין אנרגיה לכדור הארץ ביעילות של למעלה מ-50%.

ישוגרו לוויינים עם שידור לייזרמתקבצים למסלול נמוך של כדור הארץ (LEO) בכ-400 ק"מ, מכיוון שהם קטנים בגודלם. הייצור של מכשירים כאלה הוא פחות מסוכן וצורך פחות זמן מאשר לוויינים המשדרים אותות מיקרוגל. הערכות עלויות עבור לווייני שידור לייזר נעות בין 500 מיליון דולר למיליארד דולר.

אבל יש לזה גם חסרונות.לווייני שידור לייזר הם פחות חזקים: כל יחידה תייצר רק 1 עד 10 MW של כוח. גם אם ישוגרו מכשירים רבים בבת אחת, הם לא היו מסוגלים להתאים את הכוח שמספקים לווייני שידור במיקרוגל. ומכיוון שההספק נמוך יותר, יהיה קשה יותר להעביר אנרגיה דרך עננים כבדים וגשם.

שיגור פאנלים סולאריים לחלל יעזור לפתורלא רק בעיות אנרגיה, אלא גם קונפליקטים חברתיים ופוליטיים. נכון לעכשיו, מדינות רבות תלויות באספקת דלק מאובנים, ואספקה ​​מוגבלת של נפט ופחמן גורמת לסכסוכים בינלאומיים חמורים. אנרגיה סולארית תעזור להבטיח עצמאות אנרגטית. כמו כן, ניתן לייצא אנרגיה זו כמעט לכל מקום בעולם.

קרא עוד:

יש עוד "כוכב לכת" בתוך כדור הארץ: איך הוא הציל חיים בהתהוות

היתוך גרעיני כבר לא צריך מיליוני מעלות: איך השיטה החדשה עובדת

מחקר חדש מפריך את תיאוריית העברת אנרגיית האור