Každý môže poskytnúť všetkým krajinám čistú energiu a dodať ju kdekoľvek na svete.
Len 1,11 % celosvetovej spotreby energie v2019 získaná zo slnečnej energie. Slnko má obrovský energetický potenciál, preto výskumníci hľadajú spôsob, ako čo najlepšie využiť jeho plný potenciál.
Na prvý pohľad je solárna energia jednoducháa jasná voľba. Na rozdiel od fosílnych palív pri jeho výrobe nevznikajú skleníkové plyny, ktoré urýchľujú globálne otepľovanie. Konkurencia o vodné zdroje a územia tiež nie je problémom.
Viac z politického hľadiska solárna energiajeden z najbezpečnejších zdrojov alternatívnej energie. Veľké konflikty vznikli o právo nakladať so zásobami ropy a uhlia. V tomto zmysle je slnečná energia univerzálna, patrí všetkým a zároveň nikomu.
Prečo nie je efektívne prijímať slnečnú energiu na Zemi?
Podľa NASA približne 29 % slnečnej energieodrazené späť od zemskej atmosféry a rozptýlené do vesmíru. Okrem toho ďalších 23 % slnečnej energie pri prechode atmosférou absorbuje vodná para, ozón a prach. Veď len 48 % slnečnej energie sa dostane na našu planétu.
Preto solárne panely na Zemi prijímajú vv najlepšom prípade polovica energie pôvodného množstva. Ale stále je problém v samotných batériách, ich maximálna účinnosť je asi 22%: hovoríme o nelaboratórnych podmienkach. A čo je najdôležitejšie, solárne panely fungujú iba počas denného svetla. Preto musíte mať nápad prijímať energiu priamo zo Slnka, pričom nie ste na Zemi.
Ako funguje vesmírna solárna energia?
Vesmírna solárna energia (SBSP) je nápadzhromažďovanie slnečnej energie vo vesmíre pomocou satelitných solárnych panelov. Potom sa bezdrôtovo dostane na Zem. Podľa Európskej vesmírnej agentúry (ESA) je svetlo zo Slnka mimo atmosféry 11-krát intenzívnejšie. Satelitné solárne panely preto dokážu poskytnúť obrovské množstvo energie, ktorú ľudstvo ani nedokáže minúť.
Navyše satelitné panely nehroziazlé počasie a západ slnka. Z vesmíru budú tieto zariadenia schopné prenášať energiu na akékoľvek miesto na Zemi, takže stačí satelity umiestniť na optimálnu obežnú dráhu.
Ako rozmiestniť solárny panel vo vesmíre?
Na výrobu solárnej energie vo vesmíreprístupné, sú potrebné dve základné technológie. Po prvé, nosné rakety na dopravu materiálov do vesmíru musia byť lacné a šetrné k životnému prostrediu. Väčšina rakiet, ktoré sa v súčasnosti používajú na prepravu nákladu, je veľmi drahá a znečisťuje životné prostredie. Niekoľko súkromných spoločností, najmä SpaceX, teraz vyvíja nízkonákladové, opakovane použiteľné rakety.
Druhým bodom je výstavba solárnych satelitovna obežnej dráhe. Na získanie potrebného množstva energie by satelitné solárne panely museli byť oveľa väčšie ako ISS. V skutočnosti to bude obrovská vesmírna loď. Na druhej strane sa vesmírne panely montujú ľahšie ako ISS.
Čo sú slnečné satelity?
Tvrdia to výskumníci z ministerstvaEnergia USA, existujú dva typy satelitov, ktoré môžu byť vytvorené na zber vesmírnej energie. Oba tieto typy budú pozostávať zo slnečných kolektorov, reflektorov a vysielača. Reflektory sú veľké zrkadlá, ktoré budú smerovať žiarenie na malé panely - kolektory - ktoré potom premieňajú slnečnú energiu na mikrovlnnú alebo laserovú energiu, aby ju preniesli na Zem. Prijímacie stanice na Zemi budú zbierať, uchovávať a distribuovať energiu.
- Satelity s mikrovlnným prenosom
Väčšia z týchto dvoch štruktúr budú satelity,vysielajúce mikrovlny. Budú vyrobené z obrovských slnečných reflektorov, ktoré smerujú slnečnú energiu do stredu satelitu, odkiaľ sa potom prenáša na Zem vo forme mikrovĺn. Satelity vysielajúce mikrovlnné signály budú obiehať okolo Zeme po geostacionárnej dráhe vo výške asi 35 000 km – to je niečo menej ako jedna desatina vzdialenosti od Mesiaca.
Všetky takéto stavby však budúobrovský. Samotné slnečné reflektory budú vážiť viac ako 80 000 metrických ton s priemerom až 3 km. Mikrovlnné satelity by vďaka svojej veľkej veľkosti mohli generovať gigawatty energie a napájať veľké svetové mestá. Vlnová dĺžka elektromagnetického spektra je navyše pomerne veľká, takže prenos energie z takejto družice bude taký rýchly a intenzívny, ako slnečné svetlo dopadne na Zem.
Vypustenie, montáž a prevádzka satelitov,vysielacie mikrovlny - to všetko je veľmi drahé. Ich hodnota sa odhaduje na desiatky miliárd dolárov. Kvôli veľkej veľkosti bude dodanie všetkých materiálov trvať 40 až 100 spustení. Okrem toho by veľkosť prijímacích centier na Zemi mala byť škálovateľná na veľkosť satelitov vo vesmíre – približne 3 až 10 km v priemere. A také veľké plochy pôdy sú náročné na rozvoj a údržbu.
- Satelity s laserovým prenosom
Druhým typom solárnych satelitov sú satelity slaserový prenos – budú mať len asi 2 m v priemere. Na prenos energie späť na Zem v nich bude umiestnený alkalický laser napájaný diódami. Laser môže byť veľký asi ako kuchynský stôl a vyžarovať energiu na Zem s účinnosťou nad 50%.
Vypustené budú satelity s laserovým prenosomskupiny na nízku obežnú dráhu Zeme (LEO) vo vzdialenosti asi 400 km, pretože sú malé. Výroba takýchto zariadení je menej riziková a časovo menej náročná ako družice, ktoré vysielajú mikrovlnné signály. Odhadované náklady na laserové prenosové satelity sa pohybujú od 500 miliónov USD do 1 miliardy USD.
Má to však aj svoje negatíva.Satelity s laserovým prenosom sú menej výkonné: každá jednotka bude generovať iba 1 až 10 MW energie. Aj keby bolo naraz vypustených veľa zariadení, nedokázali by sa vyrovnať výkonu, ktorý poskytujú satelity s mikrovlnným prenosom. A keďže je výkon nižší, bude ťažšie prenášať energiu cez ťažké mraky a dážď.
Vypustenie solárnych panelov do vesmíru pomôže vyriešiťnielen energetické problémy, ale aj sociálne a politické konflikty. V súčasnosti je veľa krajín závislých od dodávok fosílnych palív a obmedzené dodávky ropy a uhlíka spôsobujú vážne medzinárodné konflikty. Solárna energia pomôže zabezpečiť energetickú nezávislosť. Táto energia môže byť tiež exportovaná takmer kdekoľvek na svete.
Čítaj viac:
Vnútri Zeme je ďalšia „planéta“: ako zachránila vznikajúci život
Jadrová fúzia už nepotrebuje milióny stupňov: ako funguje nová metóda
Nová štúdia vyvracia teóriu prenosu svetelnej energie