А заодно об электростанциях и ветряных турбинах, портящих ландшафт. Космические солнечные панели могут быть ближе к реальности, чем мы думали.
Наглядным свидетельством стала стальная конструкция высотой 75 м в южных кампусах Сидяньского университета, оснащенная пятью различными системами, предназначенными для дальнейшего развития космической солнечной энергетики.
Исследователи из Университета Сидянь сообщили о завершении испытаний и проверки новой башни, которая может проложить путь к космической солнечной энергии в Китае. Мы стали на шаг ближе к концепции, которая долгое время считалась потенциальным ключом к решению энергетического и климатического кризиса, с которым столкнулась Земля.
Ученые провели успешное испытание «первой в мире полносистемной солнечной электростанции с полной связью».
В последние годы другие страны также нацелились на космическую солнечную энергию. В марте правительство Великобритании рассмотрело предложение на £16 млрд по строительству солнечной электростанции в космосе. В США заключено партнерство на $100 млн для предоставления передовых технологий для собственной космической солнечной энергетической системы. Япония также внесла эту сферу в свое видение освоения космоса. Все они возлагают надежды на теоретическую возможность непрерывного сбора фотонов от Солнца спутниками с дальнейшим преобразованием энергии в фотоэлектрические элементы и передачей электричества в виде микроволн по беспроводной сети на приемники на Земле.
Хотя это может показаться авантюрой из научно-фантастического романа, концепция космической солнечной энергии не нова, отмечает руководительница Школы машиностроения и проектирования Портсмутского университета д-р Йована Радулович. Подобные идеи выдвигались инженерами и учеными прошлого века. Эта теория впервые появилась еще в 1960-х годах и была предложена президентом Power from Space Consultants, ученым и аэрокосмическим инженером Питером Глейзером.
Теоретически космическая солнечная электростанция на орбите Земли может давать массу энергии, поскольку она освещается Солнцем 24 часа в сутки и может непрерывно вырабатывать электроэнергию. Это дает технологии значительное преимущество по сравнению с солнечными энергетическими системами, размещенными на Земле, которые могут производить электричество только днем и сильно зависят от погоды.
Поскольку к 2050 году мировое потребление энергии, по прогнозам, увеличится почти на 50%, этот метод производства электроэнергии может сыграть решающую роль в удовлетворении растущего спроса и преодолении климатического кризиса.
Какой бы многообещающей ни казалась эта технология на первый взгляд, космическое решение проблем сопряжено со значительными трудностями. Первое, и, возможно, наиболее очевидное – барьер стоимости. Страны уже вложили сотни миллионов в космические солнечные инициативы и на то есть веская причина. Большинство систем являются модульными: несколько солнечных модулей собираются роботами после выхода на орбиту. Этот тип сборки требует транспортировки всех элементов в космос, что сложно, дорого и приносит дополнительный ущерб окружающей среде.
Другая проблема связана с ограничением пространства. Чтобы транспортировать энергию, электричество должно быть преобразовано в микроволны перед отправкой обратно на Землю. Для этого на поверхности необходимо построить огромную антенну, которая собирала бы микроволны и преобразовывала их обратно в электричество.
«Для этого потребуется огромный приемник –– мы говорим о километрах в поперечнике», пояснила доктор Радулович.
Размер антенны зависит от интенсивности передаваемых микроволн. Антенна меньшего размера, которая была бы более осуществимой и экономичной, увеличила бы интенсивность микроволн. Однако, если интенсивность микроволнового сигнала слишком велика, он может вредить объектам и животным.
Потеря энергии из-за двойного преобразования будет составлять не менее 10%, что сделает источник энергии не таким эффективным, как кажется на первый взгляд.
Для хранения солнечной энергии на Земле потребуются огромные батареи, что уже является огромной проблемой для наземной солнечной энергетики.
Было бы сложно убедиться, что солнечные панели выживут и в космосе. Их уязвимость к космическому мусору означает, что они нуждаются в постоянном обслуживании и защите от радиации, в отличие от Земли.
Все эти факторы значительно увеличат стоимость проектов, поставив под вопрос, действительно ли космическая солнечная энергия того стоит. «Вот почему мы уделяем пристальное внимание тому, что делает Space X», заметила доктор Радулович. «Идея иметь возможность повторно использовать компонент, используя одну и ту же ракету для запуска вещей в космос снова и снова явно очень выгодна с точки зрения затрат. Если мы не увидим значительного снижения стоимости всех компонентов, необходимых для создания этой солнечной космической станции, это не произойдет так быстро, как мы думаем. Это то, на чем нам нужно сосредоточиться», уточнила она.
Однако, несмотря на проблемы, этот научно-фантастический метод производства энергии может стать ценным вложением в будущее.
«Рано или поздно технология станет более рентабельной, потому что в ней будет больше исследований. Когда это произойдет, мы сможем говорить о потенциале создания космической солнечной технологии», сказала доктор Радулович, отметив, что прямо сейчас мы «очень далеко от того, чтобы эта мечта стала реальностью».
Поскольку нынешний энергетический и климатический кризис усугубляется, становится очевидным, что необходимы решительные меры для защиты будущих поколений и планеты. Хотя у этой технологии есть свои краткосрочные недостатки, долгосрочные преимущества космической солнечной энергии являются многообещающими.
Эта технология также является предшественником захватывающих возможностей для исследований и разработок. Забегая вперед, мы, вероятно, увидим, что эта (и аналогичная) космическая технология будет играть важную роль в глобальном энергоснабжении.
