Ikviens var nodrošināt visas valstis ar tīru enerģiju un piegādāt to uz jebkuru vietu pasaulē.
Tikai 1,11% no pasaules enerģijas patēriņa2019 saņemts no saules enerģijas. Saulei ir milzīgs enerģijas potenciāls, tāpēc pētnieki meklē veidu, kā vislabāk izmantot visu tās potenciālu.
No pirmā acu uzmetiena saules enerģija ir vienkāršaun acīmredzama izvēle. Atšķirībā no fosilā kurināmā, tā ražošana neizdala siltumnīcefekta gāzes, kas paātrina globālo sasilšanu. Arī konkurence par ūdens resursiem un teritorijām nav problēma.
Vairāk no politiskā viedokļa saules enerģijaviens no drošākajiem alternatīvās enerģijas avotiem. Lieli konflikti izcēlās par tiesībām rīkoties ar naftas un ogļu rezervēm. Šajā ziņā saules enerģija ir universāla, tā pieder visiem un vienlaikus nevienam.
Kāpēc nav efektīvi saņemt saules enerģiju uz Zemes?
Saskaņā ar NASA datiem, aptuveni 29% saules enerģijasatspīdēja atpakaļ no Zemes atmosfēras un izkliedējas kosmosā. Papildus tam vēl 23% saules enerģijas absorbē ūdens tvaiki, ozons un putekļi, kad tie iet cauri atmosfērai. Galu galā tikai 48% saules enerģijas sasniedz mūsu planētu.
Tāpēc saules paneļi uz Zemes saņem iekšālabākajā gadījumā puse no sākotnējā daudzuma enerģijas. Bet problēma joprojām pastāv pašās baterijās, to maksimālā efektivitāte ir aptuveni 22%: mēs runājam par nelaboratorijas apstākļiem. Un pats galvenais, saules paneļi darbojas tikai diennakts gaišajā laikā. Tāpēc jums ir jābūt idejai saņemt enerģiju tieši no Saules, neatrodoties uz Zemes.
Kā darbojas kosmosa saules enerģija?
Kosmosa saules enerģija (SBSP) ir idejasaules enerģijas vākšana kosmosā, izmantojot satelīta saules paneļus. Pēc tam tas bezvadu režīmā nokļūst uz Zemes. Saskaņā ar Eiropas Kosmosa aģentūras (ESA) datiem Saules gaisma ārpus atmosfēras ir 11 reizes intensīvāka. Tāpēc satelītu saules paneļi var nodrošināt milzīgu enerģijas daudzumu, ko cilvēce pat nevar iztērēt.
Turklāt satelītu paneļi nav apdraudētislikti laikapstākļi un saulriets. No kosmosa šīs ierīces spēs pārraidīt enerģiju uz jebkuru vietu uz Zemes, tāpēc jums būs nepieciešams tikai novietot satelītus optimālā orbītā.
Kā izvietot saules paneli kosmosā?
Lai kosmosā ražotu saules enerģijuir nepieciešamas divas pamattehnoloģijas. Pirmkārt, nesējraķetēm materiālu nogādāšanai kosmosā jābūt lētām un videi draudzīgām. Lielākā daļa raķešu, ko pašlaik izmanto kravas nogādāšanai, ir ļoti dārgas un piesārņo vidi. Vairāki privāti uzņēmumi, jo īpaši SpaceX, tagad izstrādā lētas atkārtoti lietojamas raķetes.
Otrs punkts ir saules pavadoņu uzbūveorbītā. Lai savāktu nepieciešamo enerģijas daudzumu, satelītu saules paneļiem vajadzētu būt daudz lielākiem nekā ISS. Patiesībā tas būs milzīgs kosmosa kuģis. No otras puses, kosmosa paneļus ir vieglāk montēt nekā ISS.
Kas ir saules satelīti?
Pēc ministrijas pētnieku domāmASV enerģija, ir divu veidu satelīti, kurus var izveidot, lai savāktu kosmosa enerģiju. Abi šie veidi sastāvēs no saules kolektoriem, atstarotājiem un raidītāja. Atstarotāji ir lieli spoguļi, kas novirzīs starojumu uz maziem paneļiem – kolektoriem –, kas pēc tam pārvērš saules enerģiju mikroviļņu vai lāzera enerģijā, lai to pārraidītu uz Zemi. Uztvērējstacijas uz Zemes savāks, uzglabās un sadalīs enerģiju.
- Satelīti ar mikroviļņu pārraidi
Lielākā no šīm divām struktūrām būs satelīti,pārraida mikroviļņus. Tie tiks izgatavoti no milzīgiem saules atstarotājiem, kas virza saules enerģiju uz satelīta centru, no kurienes tā tālāk tiek pārraidīta uz Zemi mikroviļņu veidā. Satelīti, kas raidīs mikroviļņu signālus, riņķos ap Zemi ģeostacionārā orbītā aptuveni 35 000 km augstumā – tas ir nedaudz mazāk par vienu desmito daļu attāluma no Mēness.
Tomēr visas šādas konstrukcijas būsmilzīgs. Saules atstarotāji vien svērs vairāk nekā 80 000 tonnu ar diametru līdz 3 km. Pateicoties to milzīgajam izmēram, mikroviļņu satelīti varētu radīt gigavatu jaudu un jaudu pasaules lielākajās pilsētās. Turklāt elektromagnētiskā spektra viļņa garums ir salīdzinoši liels, tāpēc enerģijas pārraide no šāda satelīta būs tikpat ātra un intensīva, cik saules gaisma sasniegs Zemi.
satelītu palaišana, montāža un darbība,pārraidīt mikroviļņus - tas viss ir ļoti dārgi. To vērtība tiek lēsta desmitiem miljardu dolāru. Lielā izmēra dēļ visu materiālu piegādei būs nepieciešami 40 līdz 100 palaišanas. Turklāt uztveršanas centru lielumam uz Zemes jābūt mērogojamam līdz kosmosa satelītu izmēram — apmēram 3 līdz 10 km diametrā. Un tik lielus zemes gabalus ir grūti attīstīt un uzturēt.
- Satelīti ar lāzera pārraidi
Otrs saules satelītu veids ir satelīti arlāzera pārraide - tie būs tikai aptuveni 2 m diametrā. Lai pārsūtītu enerģiju atpakaļ uz Zemi, tajos būs ar diodes sūknēts sārmains lāzers. Lāzers var būt apmēram virtuves galda izmērā un izstarot enerģiju uz Zemi ar efektivitāti virs 50%.
Tiks palaisti satelīti ar lāzera pārraidigrupas zemā Zemes orbītā (LEO) aptuveni 400 km attālumā, jo tās ir mazas. Šādu ierīču ražošana ir mazāk riskanta un mazāk laikietilpīga nekā satelīti, kas pārraida mikroviļņu signālus. Lāzera pārraides satelītu izmaksu aprēķini svārstās no 500 miljoniem līdz 1 miljardam dolāru.
Bet tam ir arī savi mīnusi.Lāzera pārraides satelīti ir mazāk jaudīgi: katra iekārta ģenerēs tikai 1 līdz 10 MW jaudu. Pat ja vienlaikus tiktu palaists daudzas ierīces, tās nespētu pielīdzināt jaudu, ko nodrošina mikroviļņu pārraides satelīti. Un, tā kā jauda ir mazāka, būs grūtāk pārraidīt enerģiju caur smagiem mākoņiem un lietus.
Saules paneļu palaišana kosmosā palīdzēs atrisinātne tikai enerģētikas problēmas, bet arī sociālie un politiskie konflikti. Pašlaik daudzas valstis ir atkarīgas no fosilā kurināmā piegādēm, un ierobežotās naftas un oglekļa piegādes izraisa nopietnus starptautiskus konfliktus. Saules enerģija palīdzēs nodrošināt enerģētisko neatkarību. Arī šo enerģiju var eksportēt uz gandrīz jebkur pasaulē.
Lasīt vairāk:
Zemes iekšpusē ir vēl viena “planēta”: kā tā izglāba topošo dzīvību
Kodolsintēzei vairs nav vajadzīgi miljoniem grādu: kā darbojas jaunā metode
Jauns pētījums atspēko gaismas enerģijas pārneses teoriju