Bude mít někdy vesmírná solární energie smysl?

Je vesmírná solární energie jen drahý a riskantní sen? Nebo je to proveditelný způsob, jak bojovat proti změně klimatu? Přestože přenos solární energie z vesmíru na Zemi může nakonec zahrnovat přepravu gigawattů, podle odborníků z Space Solar, Evropské vesmírné agentury a University of Glasgow by tento proces mohl být překvapivě bezpečný a nákladově efektivní.

Chceme-li však tyto schopnosti rozvinout, budeme muset jít nad rámec pouze zobrazovacích zařízení a vyřešit řadu technických problémů.

Vesmírný solární design

Vysílání sluneční energie z vesmíru není nic nového; Komunikační satelity vysílají na Zemi mikrovlnné signály generované sluneční energií od 60. let minulého století. Ale posílání užitečného množství energie je úplně jiná věc.

„Idea [has] „Existuje něco málo přes sto let,“ uvedla v prohlášení Nicole Caplinová, vědkyně zabývající se průzkumem hlubokého vesmíru z Evropské vesmírné agentury. Physics World Podcast„Původní koncepty byly ve skutečnosti sci-fi. Má to kořeny ve sci-fi, ale od té doby se objevuje trend zájmu, který přichází a odchází.“

Výzkumníci studují několik návrhů pro vesmírnou solární energii. Matteo Cerutti, docent v oboru inženýrství vesmírných systémů na University of Glasgow, říká: Napsal v rozhovoru Bylo navrženo mnoho návrhů.

Iniciativa Solaris podle Sanjaye Vijeendrana, vedoucího iniciativy Solaris v Evropské vesmírné agentuře, zkoumá dvě potenciální technologie: První zahrnuje vysílání mikrovln ze stanice na geostacionární oběžné dráze do přijímače na Zemi a druhá zahrnuje použití obrovských zrcadel v nižší oběžné dráze, aby odrážely sluneční světlo zpět na solární farmy. Řekl, že věří, že obě tato řešení jsou potenciálně cenná. Mikrovlnná technologie přitáhla širší pozornost a byla hlavním cílem těchto rozhovorů. Má obrovský potenciál, i když lze využít i vysokofrekvenční rádiové vlny.

„Už máme nepřetržitý zdroj čisté energie z vesmíru,“ řekl Vijendran. Energie může být přenášena bez ohledu na povětrnostní podmínky díky mikrovlnné frekvenci.

„1-gigawattová elektrárna ve vesmíru je srovnatelná s pěti největšími solárními farmami na Zemi,“ řekl Andrew Glister, hostitel podcastu Physics World, „1-gigawattová elektrárna by mohla pohánět asi 875 000 domácností po dobu jednoho roku.“

Ale nejsme připraveni něco takového zveřejňovat. „To by byla obrovská technická výzva,“ říká Caplin. Úspěšná výstavba solární elektrárny ve vesmíru má řadu fyzických překážek.

S použitím mikrovlnné technologie by pole solárních panelů pro elektrárnu na oběžné dráze Země generující gigawatt energie muselo mít velikost větší než jeden kilometr čtvereční. Článek o přírodě „Je to 100krát větší než Mezinárodní vesmírná stanice, jejíž stavba trvala deset let,“ říká starší korespondentka Elizabeth Gibney. Musí se také sestavit automaticky, protože orbitální zařízení bude bez posádky.

Solární články musí být schopny odolat radiaci a vesmírnému odpadu. Musí být také efektivní a lehký, s poměrem výkonu a hmotnosti 50krát větším než typické křemíkové solární články, napsal Gibney. Snížení nákladů na tyto články je dalším faktorem, který musí inženýři vzít v úvahu. Minimalizace ztrát při přenosu energie je další výzvou, napsal Gibney. Podle Evropské kosmické agentury by se míra přeměny energie měla zlepšit na 10-15 procent. To vyžaduje technický pokrok.

Space Solar navrhuje satelit s názvem CASSIOPeiA, který byl publikován v časopise Physics World Popsat Vypadá to „jako točité schodiště, přičemž fotovoltaické panely jsou ‚chodníky‘ a mikrovlnné vysílače – tyčovité dipóly – jsou ‚zvedáky‘.“ Má spirálový tvar bez pohyblivých částí.

„Náš systém se skládá ze stovek tisíc energetických modulů o velikosti talíře,“ řekl Sam Adlin, generální ředitel SpaceSolar, „Každý modul obsahuje fotovoltaickou energii, která přeměňuje sluneční energii na stejnosměrnou elektřinu.

„Tato stejnosměrná energie pak napájí elektroniku k přenosu energie…na Zemi z dipólových antén.“ [microwaves] „Potom je odeslána v koherentním paprsku na Zemi, kde je přijímána propojenou anténou, přeměněna zpět na elektřinu a přiváděna do sítě.“

Robotické technologie pro vesmírné aplikace, jako je montáž na oběžné dráze, se rychle vyvíjejí, dodal Adelin.

SPS-ALPHA, další design, má velkou strukturu solárního kolektoru, která zahrnuje několik solárních invertorů, což jsou malé, samostatně pohyblivé reflektory, napsal Cerutti. soustřeď se Sluneční světlo je nasměrováno do samostatných jednotek na výrobu energie, poté je další jednotkou vysíláno zpět na Zemi.