Alla kan förse alla länder med ren energi och leverera den var som helst i världen.
Endast 1,11 % av den globala energiförbrukningen i2019 från solenergi. Solen har en enorm energipotential, så forskare letar efter ett sätt att utnyttja sin fulla potential på bästa sätt.
Vid första anblicken är solenergi en enkeloch det självklara valet. Till skillnad från fossila bränslen släpper dess produktion inte ut växthusgaser som påskyndar den globala uppvärmningen. Konkurrensen om vattenresurser och territorier är inte heller ett problem.
Mer ur politisk synvinkel solenergien av de säkraste källorna till alternativ energi. Stora konflikter uppstod om rätten att göra sig av med olje- och kolreserver. I denna mening är solenergi universell, den tillhör alla och ingen på samma gång.
Varför är det inte effektivt att ta emot solenergi på jorden?
Enligt NASA, cirka 29% av solenerginreflekteras tillbaka från jordens atmosfär och sprids ut i rymden. Utöver det absorberas ytterligare 23 % av solenergin av vattenånga, ozon och damm när den passerar genom atmosfären. Trots allt når bara 48% av solenergin vår planet.
Därför tar solpaneler på jorden ini bästa fall halva energin av den ursprungliga mängden. Men det finns fortfarande ett problem i själva batterierna, deras maximala effektivitet är cirka 22%: vi pratar om icke-laboratorieförhållanden. Och viktigast av allt, solpaneler fungerar bara under dagtid. Därför måste du ha en idé om att ta emot energi direkt från solen, samtidigt som du inte är på jorden.
Hur fungerar rymdsolenergi?
Space Solar Power (SBSP) är en idésamla in solenergi i rymden med hjälp av satellitsolpaneler. Sedan kommer den trådlöst till jorden. Enligt European Space Agency (ESA) är ljuset från solen 11 gånger mer intensivt utanför atmosfären. Därför kan satellitsolpaneler ge en enorm mängd energi som mänskligheten inte ens kan spendera.
Dessutom är satellitpaneler inte hotadedåligt väder och solnedgång. Från rymden kommer dessa enheter att kunna överföra energi till vilken plats som helst på jorden, så du behöver bara placera satelliterna i en optimal omloppsbana.
Hur sätter man ut en solpanel i rymden?
Att göra rymden solenergitillgängliga, behövs två grundläggande tekniker. För det första måste bärraketer för att leverera material till rymden vara billiga och miljövänliga. De flesta av de raketer som för närvarande används för att leverera nyttolaster är mycket dyra och förorenar miljön. Flera privata företag, särskilt SpaceX, utvecklar nu billiga, återanvändbara raketer.
Den andra punkten är konstruktionen av solsatelliteri omloppsbana. För att skörda den nödvändiga mängden energi, skulle satellitsolpaneler behöva vara mycket större än ISS. Faktum är att det kommer att bli ett enormt rymdskepp. Å andra sidan är rymdpaneler lättare att montera än ISS.
Vad är solsatelliter?
Enligt forskare från ministerietAmerikansk energi, det finns två typer av satelliter som kan skapas för att samla in rymdenergi. Båda dessa typer kommer att bestå av solfångare, reflektorer och en sändare. Reflektorer är stora speglar som kommer att rikta strålning till små paneler - samlare - som sedan omvandlar solenergi till mikrovågs- eller laserenergi för att överföra den till jorden. Mottagningsstationer på jorden kommer att samla in, lagra och distribuera energi.
- Satelliter med mikrovågsöverföring
Den största av dessa två strukturer kommer att vara satelliterna,sänder mikrovågor. De kommer att tillverkas av enorma solreflektorer som leder solenergin till mitten av satelliten, varifrån den sedan sänds till jorden i form av mikrovågor. Satelliter som sänder mikrovågssignaler kommer att kretsa runt jorden i geostationär omloppsbana på en höjd av cirka 35 000 km – det är knappt en tiondel av avståndet från månen.
Men alla sådana konstruktioner kommerenorm. Enbart solreflektorerna kommer att väga över 80 000 ton med en diameter på upp till 3 km. Tack vare sin stora storlek kunde mikrovågssatelliter generera gigawatt kraft och driva världens större städer. Dessutom är det elektromagnetiska spektrumets våglängd relativt stor, så överföringen av energi från en sådan satellit kommer att vara lika snabb och intensiv som solljus når jorden.
Uppskjutning, montering och drift av satelliter,sända mikrovågor - allt detta är mycket dyrt. Deras värde uppskattas till tiotals miljarder dollar. På grund av den stora storleken kommer det att ta 40 till 100 lanseringar för att leverera allt material. Dessutom bör storleken på mottagningscentra på jorden vara skalbar till storleken på satelliter i rymden – cirka 3 till 10 km i diameter. Och så stora landområden är svåra att utveckla och underhålla.
- Satelliter med lasersändning
Den andra typen av solsatelliter är satelliter medlasertransmission - de blir bara cirka 2 m i diameter. För att överföra energi tillbaka till jorden kommer de att hysa en diodpumpad alkalisk laser. Lasern kan vara ungefär lika stor som ett köksbord och utstråla energi till jorden med en verkningsgrad på över 50 %.
Satelliter med lasersändning kommer att skjutas uppgrupper i låg omloppsbana om jorden (LEO) på cirka 400 km, eftersom de är små i storlek. Produktionen av sådana enheter är mindre riskabel och mindre tidskrävande än satelliter som sänder mikrovågssignaler. Kostnadsberäkningar för lasersändningssatelliter varierar från 500 miljoner dollar till 1 miljard dollar.
Men det har också sina baksidor.Laseröverföringssatelliter är mindre kraftfulla: varje enhet kommer bara att generera 1 till 10 MW effekt. Även om många enheter lanserades samtidigt, skulle de inte kunna matcha kraften från mikrovågssändningssatelliter. Och eftersom effekten är lägre blir det svårare att överföra energi genom tunga moln och regn.
Att lansera solpaneler i rymden kommer att hjälpa till att lösainte bara energiproblem utan även sociala och politiska konflikter. För närvarande är många länder beroende av fossila bränslen, och begränsade tillgångar av olja och kol orsakar allvarliga internationella konflikter. Solenergi kommer att bidra till att säkerställa energioberoende. Dessutom kan denna energi exporteras till nästan var som helst i världen.
Läs mer:
Det finns en annan "planet" inuti jorden: hur den räddade liv i början
Kärnfusion behöver inte längre miljontals grader: hur den nya metoden fungerar
Ny studie motbevisar teorin om ljusenergiöverföring