Человечество собирается начать собирать солнечную энергию из космоса

Исследователи из Калифорнийского технологического института вошли в историю возобновляемых источников энергии, отправив солнечные панели в космос для сбора солнечной энергии с орбиты, сообщил Newsweek на своем веб-сайте 5 января.

3 января исследователи Калифорнийского технологического института успешно запустили космический демонстратор солнечной энергии (SSPD). Это прототип космического корабля, который собирает солнечную энергию независимо от атмосферы и суточного цикла. Космический корабль будет использовать беспроводную передачу для отправки солнечной энергии обратно на Землю.

Солнечные панели на Земле используют фотоэлектрический эффект для преобразования солнечного света непосредственно в электричество. При этом фотоны попадают в кремниевый фотогальванический элемент, заставляя электроны выбиваться из атомов, создавая электрический ток. Энергия также может быть получена от солнечного света с использованием технологии концентрированной солнечной тепловой энергии (CSP), в которой используются зеркала или линзы для сбора солнечного света и преобразования его в тепло, в конечном итоге производя высокотемпературный пар, который преобразуется в электричество с помощью турбогенераторов.

В 2021 году на солнечную энергию будет приходиться 4 процента мирового производства электроэнергии.

Однако основным недостатком солнечной энергии на Земле является то, что она может собирать энергию только в течение дня, а эффективность производства электроэнергии зависит от времени года и облачности. Этих проблем можно избежать в космосе.

SSPD состоит из трех компонентов, каждый из которых будет подвергнут отдельному эксперименту. Первый эксперимент — это Deployable In-Orbit Ultralight Composite Experiment (DOLCE), в ходе которого будет проверено развертывание модульного космического корабля, квадратной конструкции размером 6 футов (1,83 м), которая будет проверять механизмы, необходимые для того, чтобы в конечном итоге выпустить кластер класса один километр. космический корабль. Второй эксперимент — ALBA, в ходе которого будет проверено, какие из 32 различных типов фотоэлектрических элементов наиболее эффективны в космосе. Последний эксперимент - это микроволновая решетка для передачи энергии на низкой орбите (MAPLE), в которой будет проверено использование микроволн для передачи энергии.

Тем не менее, есть ряд важных этапов, которые необходимо пройти, чтобы эта новая технология заработала.

Кевин Тренберт, климатолог и выдающийся ученый из Национального центра атмосферных исследований, сказал журналистам: «Самая большая проблема, на мой взгляд, состоит в том, чтобы передать солнечную энергию обратно на Землю без огромных потерь или других проблем в течение этого времени (таких как столб солнечного света, выходящий за пределы своей предполагаемой зоны)».

Это не должно быть проблемой в космосе, где нет воздуха», — сказал он. Но рассеяние может происходить всякий раз, когда на него воздействуют атмосферные атомы (заряженные атомы в ионосфере) и молекулы».

Тренберт говорит, что наиболее серьезные проблемы могут быть вызваны водяным паром, который поглощает солнечный свет и выделяет некоторое количество локального тепла. Это ослабляет передачу энергии и ее эффективность.

В некоторых областях Земли, например в субтропиках, водяного пара меньше, и они могли бы стать своего рода окном», — говорит он. Но я не знаю, как нацелить и эффективно использовать эти окна на вращающейся Земле. этой проблемы можно в некоторой степени избежать путем преобразования солнечной энергии в микроволновую энергию, которая может относительно легко передаваться через атмосферу, если на нее не воздействуют капли дождя или частицы.На Земле микроволновые башни используются для излучения энергии в диапазоне около 10 мили (около 16 километров), а не сотни миль».

Он сказал: «Большая проблема заключается в том, что солнечная энергия распространяется во всех направлениях, а не собирается вместе. Лучшего агрегирования можно добиться с помощью огромных антенн, но даже для этого потребуются огромные приемники».

Даже если эта технология будет работать, некоторые не думают, что она будет принята.

Томас Уайт, ученый по солнечным элементам и доцент Сиднейского университета в Австралии, сказал журналистам: «Мне трудно представить, как этот подход может конкурировать с фотоэлектрической энергией на планете, даже если учитывать стоимость хранения. обеспечить 24-часовой запас".

Он сказал: «Несмотря на некоторые очень оптимистичные сценарии будущего развития технологий (недавний анализ затрат и выгод, проведенный по заказу Европейского космического агентства), предполагается, что потенциальная приведенная стоимость электроэнергии (LCOE) будет составлять от 3,8 до 10,6 евроцентов за единицу. кВтч к 2045 году. Текущая LCOE для PV на планете уже составляет около 3 евроцентов за кВтч и снижается из года в год, поэтому к 2045 году она будет значительно ниже этой цены. Стоимость хранения энергии также быстро падает».

По словам Уайта, если космические солнечные элементы окажутся успешными, им придется конкурировать с существующими технологиями, которые уже хорошо изучены и проверены на практике как один из самых дешевых способов выработки электроэнергии и находятся на очень предсказуемом пути к снижению затрат.