Предлагаемая конструкция будет более чем вдвое выше небоскреба Бурдж-Халифа в Дубае. Фото: AFP PHOTO / NASA / HANDOUT
Солнечная энергия, как известно, ненадежна. Солнце может быть самым большим источником энергии в солнечной системе, излучающим больше, чем человечество могло бы когда-либо надеяться использовать, но преобразование этого в полезную энергию наталкивается на реальные проблемы ненадежной погоды, отсутствия наземного покрытия и — что самое неприятное из всех. — темнота ночи.
Даже если бы солнечная энергия обеспечивала 100% потребностей электросети, без революции в хранении энергии источник энергии не смог бы обеспечивать электроэнергией в те часы, когда Британия находится вдали от солнца. Зимой это может быть больше половины дня.
Но что, если бы у нас были солнечные батареи, которые всегда обращены к солнцу, которые невосприимчивы к капризам погоды Британских островов и которые никогда нельзя было бы обвинить в разрушении сельской местности?
Это идея, лежащая в основе предложений о создании серии гигантских солнечных ферм, плавающих в космосе, которые сейчас рассматриваются правительством. Эксперты говорят, что эти системы, каждая из которых способна производить энергию, эквивалентную атомной электростанции, будут обеспечивать круглосуточное надежное энергоснабжение и обеспечивать четверть потребности Великобритании в электроэнергии.
«Высокий процент технологий использования возобновляемых источников энергии зависит от того, где дует ветер и светит солнце», — говорит Мартин Зольтау, менеджер космического бизнеса в инженерной и технологической консалтинговой компании Frazer-Nash, которая недавно представила по заказу правительства отчет по космосу. на базе солнечной энергии.
«Растет понимание того, насколько трудным будет чистый ноль. Нам нужно взглянуть на эти более амбициозные технологии, если мы действительно хотим их реализовать ».
Солнечная энергия из космоса по стоимости сопоставима с другими возобновляемыми источниками энергии
Идея размещения солнечных ферм в космосе для снабжения Земли не нова: она была впервые придумана российским ученым-пионером Константином Циолковским в 1920-х годах, за десятилетия до космических запусков или спутников.
Япония изучает эту технологию с 1980-х годов, когда ученые из Киотского университета начали решать одну из ключевых проблем передачи энергии на большие расстояния, управляя самолетом, работающим на микроволновой энергии.
Но сочетание более дешевых солнечных панелей, инициатив по разрешению климатического кризиса, развития робототехники и, что особенно важно, более дешевых космических запусков, начало делать эту идею жизнеспособной, даже конкурентоспособной с земной генерацией энергии.
Стоимость солнечных элементов упала на 85% за последнее десятилетие, а стоимость вывода спутника в космос, благодаря многоразовым ракетам SpaceX Илона Маска, находится по аналогичной нисходящей спирали. В период с 1970 по 2000 год сумма, необходимая для доставки килограмма в космос, составляла почти 20 000 долларов (14 670 фунтов стерлингов). С тех пор она приблизилась к 2 000 долларов.
«То, что SpaceX делает со Starship [будущая тяжелая ракета компании], и экономика этого, которую предлагает Илон Маск, меняют положение, — говорит Сэм Адлен, глава отдела бизнес-инноваций Satellite Applications Catapult, организации по развитию космоса. исследования в Великобритании. «Мы стали свидетелями революции в космосе за последние 5-10 лет. Мы говорим о вещах, которые 10 лет назад были научной фантастикой ».
Тем не менее получение солнечной энергии из космоса было бы гигантской инженерной задачей. В отчете по заказу правительства, автором которого является Frazer-Nash и представленном в прошлом месяце, предлагается конструкция шириной 1700 метров, что более чем вдвое превышает высоту Бурдж-Халифа в Дубае, самого высокого здания в мире. Он будет весить 2000 тонн, или примерно шесть самолетов Boeing, и будет вращаться вокруг Земли на расстоянии 35000 км.
Невозможно запустить целиком, систему вместо этого отправят в космос тысячами «модульных» частей размером с настольный компьютер, которые роботы соединят в космосе.
Спутник солнечной энергии
Структура будет фактически включать в себя два гигантских зеркала, отражающих свет на солнечные панели, а затем направляющих его на землю с помощью высокочастотных радиоволн, предназначенных для минимизации потерь мощности во время передачи. В этот момент он будет захвачен с помощью того, что по сути представляет собой гигантскую рыболовную сеть, полную антенн. Дифракция будет означать, что сетка должна быть около 13 км на 6,7 км, или размером с 12 000 футбольных полей.
«Это должна быть эта большая прилегающая территория, вы не можете просто заделывать маленькие кусочки вокруг», — говорит Зольтау. «И по этой причине действительно трудно понять, где он может быть размещен в Великобритании».
Предлагаемый ответ — разместить его в море, возможно, рядом с ветряной электростанцией, что упростит подключение к электросети. Сторонники утверждают, что, несмотря на огромный размер, принимающая сеть будет составлять около трети размера наземной солнечной фермы, которая может производить такую же энергию, и 3% размера эквивалентной ветровой электростанции. Что касается радиоволн, переносящих эту энергию, ожидается, что она будет безопасной — четверть солнечной энергии на экваторе.
Проект был бы дорогим — возможно, слишком дорогим для чего-то, чего раньше не делали. Frazer-Nash предсказал, что исследование и запуск пяти систем обойдутся примерно в 16,3 миллиарда фунтов стерлингов, хотя он утверждает, что это будет дешевле на мегаватт-час, чем на атомных или газовых установках.
Спутниковая шкала солнечной энергии
Каждая система могла бы обеспечить около двух гигаватт, что эквивалентно атомной электростанции. Исследователи говорят, что система может появиться в небе к 2042 году — вовремя, чтобы выполнить обещание правительства о чистом нулевом уровне к 2050 году.
Министры сейчас рассматривают способы финансирования дальнейших исследований. Но Британия может быть позади кривой, а не впереди нее. Япония сделала использование солнечной энергии из космоса своим национальным приоритетом в 2008 году, а Китай заявил, что планирует запустить испытательные станции в первой половине этого десятилетия. Европейское космическое агентство и американские исследователи также изучают эту технологию.
Это могло создать свои собственные проблемы. Огромные структуры, вращающиеся вокруг планеты и передающие энергию на Землю, потребуют сотрудничества как в отношении их расположения, так и в отношении радиочастотного спектра, необходимого для передачи энергии.
Но если правительству нужны грандиозные идеи, чтобы привести Великобританию к нулевому показателю, оно не могло требовать более масштабной идеи.
Свежие комментарии