Nivelul mării se ridică, ghețarii se topesc și condițiile meteorologice extreme devin normă. Consecințele negative ale schimbărilor climatice antropice nu merg nicăieri, ci se agravează. Unul dintre principalii vinovați în acest sens este dioxidul de carbon din atmosferă ca urmare a arderii combustibililor fosili, cum ar fi petrolul și cărbunele. Din fericire pentru Pământ, resursele mondiale de combustibili fosili sunt limitate. În ultimele decenii, oamenii de știință au căutat surse regenerabile de energie pentru a furniza energie întregului Pământ, fără a-l otrăvi.
Unii oameni de știință cred că oamenii ar putea primi energie curată prin colectarea cu panouri solare în spațiu și trimițând-o pe Pământ. Unele companii din industrie, cum ar fi Solaren din California, preconizează că acest lucru va deveni realitate până la sfârșitul deceniului. Agenția aerospațială japoneză intenționează, de asemenea, să construiască o stație de energie spațială. Nu numai că o astfel de sursă va fi permanentă, energia în sine va fi curată și nelimitată (atâta timp cât soarele arde și acesta este lung).
Faza este controlată de doi ingineri de la stația spațială. Povestea începe cu faptul că antrenează robotul pentru a îndeplini anumite sarcini. Omul explică robotului: "Razele noastre alimentează lumea cu energia extrasă de una dintre aceste lămpi uriașe de glob care sunt lângă noi. Noi numim globul acesta Soarele ... "
Ideea folosirii energiei Soarelui cu colectori solare giganți în spațiu a fost o ficțiune pură acum 75 de ani. Dar astăzi această ficțiune poate fi întruchipată în realitate.
Energia solară bazată pe sol sau energia solară cosmică?
De regulă, prezentăm panouri solare pe acoperișul casei, transformând lumina soarelui în energie în timpul zilei. Sună bine, dar panourile solare pe sol au dezavantajele lor. Nu funcționează noaptea sau dacă cerul este prea tulbure. În plus, atmosfera noastră protejează suprafața Pământului de cea mai mare parte a energiei solare, reflectând o parte a lumii înapoi în spațiu.
Acum imaginați-vă că putem furniza panouri solare pe orbita pământului - cu 35.000 de kilometri în sus.
„Dacă ați pus panouri solare în spațiu, ei vor lucra 24 de ore pe zi, 7 zile pe săptămână, 99,9% din timp într-un an - a declarat Paul Yaffe, Laboratorul de Cercetare inginer aerospațial al Marinei SUA, într-un interviu cu Business Insider. Ca axa de rotație a Pământului este deplasata, Jaffe spune că „chiar și partea de noapte a Pământului, care poate fi un satelit, va fi întotdeauna soare.“
Jaffe estimează că celulele solare individuale din spațiu pot produce de la 250 MW la 5 GW de energie. Dar, deoarece Soarele este o sursă regenerabilă continuă, "cantitatea totală de energie produsă tinde spre infinit". Un oraș mare, capitala statului, necesită aproximativ 20 de gigawați de energie. Conform calculelor lui Jaffe, patru tablouri de panouri solare, fiecare 5 gigawați, vor putea hrăni tot orașul pe tot parcursul anului. Costul construirii unei singure matrice solare nu este cunoscut, dar cu siguranță va costa sute de milioane de dolari. Cu toate acestea, de îndată ce primul este construit, al doilea va fi mult mai ieftin.
Criza energetică din anii 1970 a forțat Statele Unite să caute surse alternative de energie, deoarece a devenit clar că petrolul era o resursă foarte limitată, iar extracția sa depindea în mare măsură de politica internațională. Potrivit lui Jaffe, la un moment dat, atât NASA, cât și Ministerul Energiei au considerat posibile centrale solară pentru spațiu, dar foarte, foarte scumpe.
În anii următori, multe țări au devenit interesate de energia solară în spațiu, inclusiv Japonia, China și mai multe țări europene.
"Mulți oameni au fost interesați de acest lucru, dar atunci a existat mult mai puțină capacitate tehnică și hardware", spune Jaffe.
Cum funcționează tehnologia?
Deși tehnologia trebuie îmbunătățită, ideea de bază este destul de simplă. Soarele trimite fotoni, pachete de energie de lumină, în toate direcțiile. Un panou solar convențional convertește aceste fotoni în electroni ai curentului electric direct. Apoi, curentul DC este transformat într-un curent alternativ și transmis printr-o rețea electrică.
În spațiu, problema cea mare este cum să obțineți această energie în rețea.
Cu bateriile solare în spațiu, oamenii de știință trebuie să găsească cel mai eficient mod de a transfera curentul direct de la reflectoarele solare către Pământ. Răspuns: Undele electromagnetice, cum ar fi cele utilizate pentru a transmite frecvențe radio sau pentru a încălzi alimentele într-un cuptor cu microunde.
Jaffe numește tehnologia pe care lucrează, modulul "sandwich". Figura de mai jos prezintă reflectoare solare în formă de oglindă care concentrează fotonii solari pe o serie de module tip sandwich. Suprafața sandwich-ului primește energie solară. Antenele de pe fascicul lateral inferior trimit undele radio pe Terra.
Imaginea de mai sus se face fără scalare. Modulele sandwich ar trebui să aibă o lungime de trei metri, dar vor avea nevoie de aproximativ 80 000. Gama de astfel de module va fi nouă terenuri de fotbal, aproximativ un kilometru. Aceasta este de nouă ori mai mare decât Stația Spațială Internațională.
Înapoi pe Pământ, care conține energia de frecvență radio de la panourile solare de spațiu se va face o antenă specială - rectenna - care poate fi de trei kilometri în diametru.
"Va arăta ca un câmp, dotat cu fire. Aceste elemente ale rectonului vor accepta undele radio primite și le vor transforma în electricitate ", spune Jaffe.
Un fascicul puternic de undă radio poate fi trimis în orice loc de pe Pământ, deoarece direcția fasciculului poate fi schimbată folosind o metodă numită "controlul fasciculului retrodirectiv". Este suficient să trimiteți un "semnal pilot" din centrul stației de recepție. Satelitul vede semnalul și reconfigurează transmițătorul pentru a transmite undele radio la stația de sol.
Marele avantaj al unui astfel de sistem, atât pentru militari și civili vor putea transfera energie la bazele de date de la distanță și locuri care vor fi logistic dificil și extrem de costisitoare pentru a furniza combustibil diesel.
Energie gigantică din spațiu
Un fascicul gigant de unde radio coboară din spațiu pe Pământ, se poate speria cei mai mulți oameni care au văzut nava extraterestra folosește astfel de grinzi să arunce în aer oraș. Dar, de fapt, nici măcar nu veți vedea un fascicul de radio cu ochiul liber - semnalele radio circulă în jurul nostru și în toate direcțiile.
Deși aceste semnale radio conțin mai multă energie decât un semnal TV sau radio, densitatea semnalului va fi în continuare destul de scăzută și nu va amenința oameni, aeronave sau păsări care zboară prin el. Desigur, tehnologia nu a fost încă testată în afara laboratorului, deci nu există încă dovezi reale privind siguranța.
Principala problemă a unui astfel de sistem rămâne costul acestuia. Și această problemă se referă la toate părțile implicate, fie că este vorba de fonduri guvernamentale, private sau comerciale.
Este greu de spus cât de mult va costa implementarea pe scară largă a sistemului spațial al stației solare, dar în mod clar nu mai puțin de sute de milioane de dolari. Există o anumită limită pentru cât de mare este o instalație pe care o putem lansa în spațiu, iar rachetele nu sunt, de asemenea, ieftine. Stația spațială internațională, de exemplu, a fost construită în spațiu în părți, deoarece nu era o rachetă suficient de mare sau puternică pentru a lansa un sistem complet în spațiu.
Sarcina lui Jaffe este să producă un prototip al unei secțiuni a modulului sandwich, dar să nu termine proiectul. De asemenea, testează modulele în condiții similare cu cele din spațiu pentru a se asigura că pot rezista și pot continua să lucreze în căldura incredibilă a soarelui din spațiu.
Jaffe încearcă să găsească sponsori pentru a oferi finanțare pentru continuarea proiectului său. Dar el subliniază faptul că proiectele de energie pe termen lung sunt greu de vândut, mai ales atunci când el nu poate arăta oamenilor tehnologia în acțiune. Jaffe crede că factorul de motivare reală este competiția internațională, la fel ca în anii 1950, când Rusia a dezvoltat primul satelit și SUA înainte în cursa spațială. Se pare că Japonia intenționează să intre primul în acest proiect.
Chiar și fără finanțare la nivel de stat, întreprinderile mici precum Solaren cred că stațiile solare spațiale vor deveni o realitate în viitorul apropiat. Gary Spirnka, CEO al Solaren, a construit o lungă carieră atât în sectorul guvernamental, cât și în sectorul privat al ingineriei spațiale. De ani de zile, el a urmărit planul guvernului și a înghețat proiectele unor astfel de stații, așa că este mai interesat de sectorul privat.
Cum vor funcționa centralele solare spațiale? Ilya Hel
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: