Kiekvienas gali aprūpinti visas šalis švaria energija ir tiekti ją bet kurioje pasaulio vietoje.
Tik 1,11% viso pasaulio energijos suvartojimo2019 m. gautas iš saulės energijos. Saulė turi didžiulį energijos potencialą, todėl mokslininkai ieško būdo, kaip kuo geriau išnaudoti visą jos potencialą.
Iš pirmo žvilgsnio saulės energija yra paprastair akivaizdus pasirinkimas. Skirtingai nuo iškastinio kuro, juos gaminant neišskiriamos šiltnamio efektą sukeliančios dujos, kurios spartina visuotinį atšilimą. Konkurencija dėl vandens išteklių ir teritorijų taip pat nėra problema.
Daugiau politiniu požiūriu saulės energijavienas saugiausių alternatyvios energijos šaltinių. Dideli konfliktai kilo dėl teisės disponuoti naftos ir anglies atsargomis. Šia prasme saulės energija yra universali, ji priklauso visiems ir niekam vienu metu.
Kodėl Žemėje nėra efektyvu gauti saulės energijos?
NASA duomenimis, maždaug 29% saulės energijosatsispindėjo nuo žemės atmosferos ir išsibarstė į erdvę. Be to, dar 23% saulės energijos sugeria vandens garai, ozonas ir dulkės, kai ji praeina per atmosferą. Juk mūsų planetą pasiekia tik 48% saulės energijos.
Todėl saulės baterijos Žemėje gaunageriausiu atveju pusė pradinio kiekio energijos. Bet problemos vis dar yra pačiose baterijose, jų maksimalus efektyvumas siekia apie 22%: kalbame apie nelaboratorines sąlygas. O svarbiausia – saulės baterijos veikia tik šviesiu paros metu. Todėl jūs turite turėti idėją gauti energiją tiesiai iš Saulės, nebūdami Žemėje.
Kaip veikia kosminė saulės energija?
Kosmoso saulės energija (SBSP) yra idėjasaulės energijos rinkimas erdvėje naudojant palydovines saulės baterijas. Tada jis belaidžiu būdu patenka į Žemę. Europos kosmoso agentūros (ESA) duomenimis, Saulės šviesa už atmosferos ribų yra 11 kartų intensyvesnė. Todėl palydovinės saulės baterijos gali suteikti didžiulį energijos kiekį, kurio žmonija net negali išleisti.
Be to, palydovinėms plokštėms negresiablogas oras ir saulėlydis. Iš kosmoso šie įrenginiai galės perduoti energiją į bet kurią Žemės vietą, todėl jums tereikės iškelti palydovus į optimalią orbitą.
Kaip įdiegti saulės bateriją kosmose?
Gaminti kosminę saulės energijąprieinamos, reikalingos dvi pagrindinės technologijos. Pirma, nešančiosios raketos, gabenančios medžiagas į kosmosą, turi būti nebrangios ir nekenksmingos aplinkai. Dauguma šiuo metu naudingų krovinių gabenimui naudojamų raketų yra labai brangios ir teršia aplinką. Kelios privačios įmonės, ypač „SpaceX“, dabar kuria pigias daugkartinio naudojimo raketas.
Antras dalykas – saulės palydovų statybaorbitoje. Norint surinkti reikiamą energijos kiekį, palydovinės saulės baterijos turėtų būti daug didesnės nei TKS. Tiesą sakant, tai bus didžiulis erdvėlaivis. Kita vertus, kosmines plokštes surinkti lengviau nei TKS.
Kas yra saulės palydovai?
Ministerijos mokslininkų teigimuJAV energija, yra dviejų tipų palydovai, kuriuos galima sukurti kosmoso energijai rinkti. Abu šie tipai susideda iš saulės kolektorių, atšvaitų ir siųstuvo. Atšvaitai yra dideli veidrodžiai, nukreipiantys spinduliuotę į mažas plokštes – kolektorius, kurie vėliau saulės energiją paverčia mikrobangų arba lazerio energija, kad ją perduotų į Žemę. Priėmimo stotys Žemėje rinks, kaups ir skirs energiją.
- Palydovai su mikrobangų perdavimu
Didesnė iš šių dviejų struktūrų bus palydovai,perduodant mikrobangas. Jie bus gaminami iš didžiulių saulės atšvaitų, nukreipiančių saulės energiją į palydovo centrą, iš kur ji vėliau perduodama į Žemę mikrobangų pavidalu. Mikrobangų signalus perduodantys palydovai geostacionaria orbita skries aplink Žemę maždaug 35 000 km aukštyje – tai yra kiek mažiau nei dešimtoji atstumo nuo Mėnulio.
Tačiau visos tokios konstrukcijos busdidelis. Vien saulės atšvaitai svers per 80 000 metrinių tonų, o skersmuo – iki 3 km. Dėl didžiulio dydžio mikrobangų palydovai gali generuoti gigavatų galią ir maitinti didžiausius pasaulio miestus. Be to, elektromagnetinio spektro bangos ilgis yra gana didelis, todėl energijos perdavimas iš tokio palydovo bus toks pat greitas ir intensyvus, kaip Saulės šviesa pasieks Žemę.
Palydovų paleidimas, surinkimas ir veikimas,mikrobangų perdavimas – visa tai labai brangu. Jų vertė siekia dešimtis milijardų dolerių. Dėl didelio dydžio visoms medžiagoms pristatyti prireiks 40–100 paleidimų. Be to, Žemėje esančių priėmimo centrų dydis turėtų atitikti kosmose esančių palydovų dydį – maždaug 3–10 km skersmens. O tokius didelius žemės plotus sunku išvystyti ir prižiūrėti.
- Palydovai su lazeriniu perdavimu
Antrasis saulės palydovų tipas yra palydovai sulazerio perdavimas – jų skersmuo bus tik apie 2 m. Norėdami perduoti energiją atgal į Žemę, juose bus diodu pumpuojamas šarminis lazeris. Lazeris gali būti maždaug virtuvės stalo dydžio ir spinduliuoti energiją į Žemę daugiau nei 50 proc.
Bus paleisti palydovai su lazeriniu perdavimugrupes į žemąją Žemės orbitą (LEO) maždaug 400 km atstumu, nes jos yra mažos. Tokių prietaisų gamyba yra mažiau rizikinga ir atima mažiau laiko nei palydovų, perduodančių mikrobangų signalus. Lazerinio perdavimo palydovų sąnaudos svyruoja nuo 500 iki 1 milijardo dolerių.
Tačiau tai turi ir minusų.Lazerinio perdavimo palydovai yra mažiau galingi: kiekvienas įrenginys generuos tik nuo 1 iki 10 MW galios. Net jei vienu metu būtų paleista daug įrenginių, jie negalėtų prilygti galios, kurią teikia mikrobangų perdavimo palydovai. O kadangi galia mažesnė, bus sunkiau perduoti energiją per didelius debesis ir lietų.
Saulės baterijų paleidimas į kosmosą padės išspręstine tik energetinių problemų, bet ir socialinių bei politinių konfliktų. Šiuo metu daugelis šalių yra priklausomos nuo iškastinio kuro tiekimo, o ribotos naftos ir anglies atsargos sukelia rimtus tarptautinius konfliktus. Saulės energija padės užtikrinti energetinę nepriklausomybę. Be to, ši energija gali būti eksportuojama į beveik bet kurią pasaulio vietą.
Skaityti daugiau:
Žemėje yra dar viena „planeta“: kaip ji išgelbėjo gimstančią gyvybę
Branduolio sintezei nebereikia milijonų laipsnių: kaip veikia naujasis metodas
Naujas tyrimas paneigia šviesos energijos perdavimo teoriją