Iedereen kan alle landen van schone energie voorzien en deze waar ook ter wereld leveren.
Slechts 1,11% van het wereldwijde energieverbruik in2019 ontvangen uit zonne-energie. De zon heeft een enorm energiepotentieel, dus onderzoekers zoeken naar een manier om het volledige potentieel van de zon te benutten.
Op het eerste gezicht is zonne-energie een simpeleen de voor de hand liggende keuze. In tegenstelling tot fossiele brandstoffen stoot de productie ervan geen broeikasgassen uit die de opwarming van de aarde versnellen. Concurrentie om watervoorraden en territoria is ook geen probleem.
Meer vanuit politiek oogpunt zonne-energieeen van de veiligste bronnen van alternatieve energie. Er ontstonden grote conflicten over het recht om over olie- en steenkoolvoorraden te beschikken. In die zin is zonne-energie universeel, het is van iedereen en van niemand tegelijk.
Waarom is het niet efficiënt om zonne-energie op aarde te ontvangen?
Volgens NASA, ongeveer 29% van de zonne-energieteruggekaatst door de atmosfeer van de aarde en verstrooid in de ruimte. Bovendien wordt nog eens 23% van de zonne-energie geabsorbeerd door waterdamp, ozon en stof als het door de atmosfeer gaat. Slechts 48% van de zonne-energie bereikt immers onze planeet.
Daarom ontvangen zonnepanelen op aarde inin het beste geval de helft van de energie van de oorspronkelijke hoeveelheid. Maar er is nog steeds een probleem met de batterijen zelf, hun maximale efficiëntie is ongeveer 22%: we hebben het over niet-laboratoriumomstandigheden. En nog belangrijker, zonnepanelen werken alleen overdag. Daarom moet je een idee hebben om energie rechtstreeks van de zon te ontvangen, terwijl je niet op aarde bent.
Hoe werkt zonne-energie in de ruimte?
Space Solar Power (SBSP) is een ideehet verzamelen van zonne-energie in de ruimte met behulp van satellietzonnepanelen. Vervolgens bereikt het draadloos de aarde. Volgens de European Space Agency (ESA) is het licht van de zon buiten de atmosfeer elf keer intenser. Daarom kunnen satellietzonnepanelen een enorme hoeveelheid energie leveren die de mensheid niet eens kan uitgeven.
Bovendien worden satellietpanelen niet bedreigdslecht weer en zonsondergang. Vanuit de ruimte kunnen deze apparaten energie naar elke plek op aarde sturen, dus je hoeft de satellieten alleen maar in een optimale baan om de aarde te brengen.
Hoe een zonnepaneel in de ruimte inzetten?
Om ruimte zonne-energie te makentoegankelijk zijn, zijn er twee basistechnologieën nodig. Ten eerste moeten lanceervoertuigen voor het afleveren van materialen in de ruimte goedkoop en milieuvriendelijk zijn. De meeste raketten die momenteel worden gebruikt om ladingen af te leveren, zijn erg duur en vervuilend. Verschillende particuliere bedrijven, met name SpaceX, ontwikkelen nu goedkope, herbruikbare raketten.
Het tweede punt is de constructie van zonnesatellietenin een baan. Om de benodigde hoeveelheid energie te oogsten, zouden satellietzonnepanelen veel groter moeten zijn dan het ISS. In feite zal het een enorm ruimteschip zijn. Aan de andere kant zijn ruimtepanelen gemakkelijker te monteren dan het ISS.
Wat zijn zonnesatellieten?
Volgens onderzoekers van het ministerieAmerikaanse energie, zijn er twee soorten satellieten die kunnen worden gemaakt om ruimte-energie te verzamelen. Beide typen zullen bestaan uit zonnecollectoren, reflectoren en een zender. Reflectoren zijn grote spiegels die straling naar kleine panelen - collectoren - sturen die vervolgens zonne-energie omzetten in microgolf- of laserenergie om deze naar de aarde te verzenden. Ontvangststations op aarde zullen energie verzamelen, opslaan en distribueren.
- Satellieten met microgolftransmissie
De grootste van deze twee structuren zijn de satellieten,microgolven uitzenden. Ze zullen worden gemaakt van enorme zonnereflectoren die zonne-energie naar het centrum van de satelliet sturen, vanwaar het vervolgens in de vorm van microgolven naar de aarde wordt verzonden. Satellieten die microgolfsignalen uitzenden, zullen in een geostationaire baan om de aarde draaien op een hoogte van ongeveer 35.000 km - dat is iets minder dan een tiende van de afstand tot de maan.
Al dergelijke constructies zullen echterreusachtig. Alleen al de zonnereflectoren zullen meer dan 80.000 ton wegen met een diameter tot 3 km. Dankzij hun enorme omvang kunnen microgolfsatellieten gigawatt aan stroom genereren en de grote steden van de wereld van stroom voorzien. Bovendien is de golflengte van het elektromagnetische spectrum relatief groot, dus de transmissie van energie van zo'n satelliet zal net zo snel en intens zijn als zonlicht de aarde bereikt.
Lancering, montage en bediening van satellieten,het verzenden van microgolven - dit alles is erg duur. Hun waarde wordt geschat op tientallen miljarden dollars. Vanwege de grote omvang zijn er 40 tot 100 lanceringen nodig om alle materialen te leveren. Bovendien moet de grootte van ontvangstcentra op aarde schaalbaar zijn tot de grootte van satellieten in de ruimte - ongeveer 3 tot 10 km in diameter. En zulke grote stukken land zijn moeilijk te ontwikkelen en te onderhouden.
- Satellieten met lasertransmissie
Het tweede type zonne-satellieten zijn satellieten metlasertransmissie - ze hebben een diameter van slechts ongeveer 2 m. Om energie terug naar de aarde over te brengen, zullen ze een diodegepompte alkalische laser huisvesten. De laser kan ongeveer zo groot zijn als een keukentafel en energie naar de aarde uitstralen met een efficiëntie van meer dan 50%.
Er zullen satellieten met lasertransmissie worden gelanceerdgroepen in een lage baan om de aarde (LEO) op ongeveer 400 km afstand, omdat ze klein van formaat zijn. De productie van dergelijke apparaten is minder riskant en minder tijdrovend dan satellieten die microgolfsignalen uitzenden. Kostenramingen voor lasertransmissiesatellieten variëren van $500 miljoen tot $1 miljard.
Maar het heeft ook zijn nadelen.Lasertransmissiesatellieten zijn minder krachtig: elke eenheid zal slechts 1 tot 10 MW aan vermogen genereren. Zelfs als er veel apparaten tegelijk zouden worden gelanceerd, zouden ze niet in staat zijn het vermogen van microgolftransmissiesatellieten te evenaren. En omdat het vermogen lager is, zal het moeilijker zijn om energie door zware bewolking en regen te transporteren.
Zonnepanelen lanceren in de ruimte zal helpen oplossenniet alleen energieproblemen, maar ook sociale en politieke conflicten. Momenteel zijn veel landen afhankelijk van de voorraden fossiele brandstoffen, en een beperkte toevoer van olie en koolstof veroorzaakt ernstige internationale conflicten. Zonne-energie zorgt voor energieonafhankelijkheid. Bovendien kan deze energie naar bijna overal ter wereld worden geëxporteerd.
Lees verder:
Er is nog een "planeet" in de aarde: hoe deze het leven in de dop heeft gered
Kernfusie heeft geen miljoenen graden meer nodig: hoe de nieuwe methode werkt
Nieuwe studie weerlegt theorie over overdracht van lichtenergie