Η αιολική ενέργεια θα μπορούσε να τροφοδοτήσει ανθρώπινες κατοικίες στον Άρη

Η αιολική ενέργεια θα μπορούσε να βοηθήσει στην τροφοδοσία ανθρώπινων αποστολών στον Άρη, σύμφωνα με μια μελέτη που χρησιμοποίησε το Παγκόσμιο Κλιματικό Μοντέλο Ames Mars της NASA για να υπολογίσει τη βραχυπρόθεσμη και εποχιακή μεταβλητότητα της αιολικής ενέργειας που θα παράγεται από τις ανεμογεννήτριες στον Κόκκινο Πλανήτη. Με επικεφαλής τη NASA Βικτόρια Χάρτγουικ, η ερευνητική ομάδα προτείνει ότι ο άνεμος θα μπορούσε να παρέχει επαρκή ενέργεια από μόνος του ή να χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με ηλιακή ή πυρηνική ενέργεια.

Η επιτυχία μιας αποστολής με πλήρωμα στον Άρη θα βασιζόταν σε πολλούς παράγοντες, συμπεριλαμβανομένης της επιλογής τοποθεσίας. Προηγούμενες μελέτες για τη βιωσιμότητα της τοποθεσίας επικεντρώθηκαν στην πρόσβαση σε φυσικούς πόρους, συμπεριλαμβανομένης της διαθεσιμότητας νερού ή καταφυγίου και δεν έλαβαν απαραίτητα υπόψη τις δυνατότητες παραγωγής ενέργειας πιθανών τοποθεσιών. Ενώ έχει γίνει πολλή έρευνα για την ηλιακή και την πυρηνική ενέργεια ως πηγές ενέργειας του Άρη, η πυρηνική ενέργεια ενέχει δυνητικούς ανθρώπινους κινδύνους και τα σημερινά μοντέλα ηλιακών συστημάτων δεν διαθέτουν την ικανότητα αποθήκευσης ενέργειας για να αντισταθμίσουν τις διακυμάνσεις ημέρας/νύχτας (ημερήσια) και εποχιακές διακυμάνσεις στην παραγωγή. Είναι, επομένως, συνετό να εξεταστεί μια εναλλακτική πηγή όπως ο άνεμος για σταθερή παραγωγή ενέργειας.

Λιγότερο δυνατό, αλλά ακόμα χρήσιμο

Η αιολική ενέργεια είναι πιο αποτελεσματική όταν οι ατμόσφαιρες είναι παχιές, αλλά η χαμηλή ατμοσφαιρική πυκνότητα του Άρη σημαίνει ότι ο άνεμος στον πλανήτη παράγει σημαντικά λιγότερη δύναμη από τον άνεμο στη Γη. Για το λόγο αυτό, ο άνεμος του Άρη δεν είχε θεωρηθεί ως βιώσιμος ενεργειακός πόρος. Ο Hartwick και οι συνεργάτες του αμφισβήτησαν αυτή την υπόθεση και έδειξαν ότι οι ημερήσιες και εποχιακές διακυμάνσεις της ηλιακής ενέργειας θα μπορούσαν να αντισταθμιστούν από την αιολική ενέργεια. Ο Χάρτγουικ λέει ότι «έμειναν έκπληκτοι όταν ανακάλυψαν ότι, παρά τη λεπτή ατμόσφαιρα του Άρη, οι άνεμοι εξακολουθούν να είναι αρκετά ισχυροί ώστε να παράγουν ενέργεια σε μεγάλα τμήματα της επιφάνειας του Άρη».

Η μελέτη προτείνει ότι ο άνεμος θα μπορούσε να λειτουργήσει σε συνδυασμό με άλλους ενεργειακούς πόρους, όπως η ηλιακή, για να ενισχύσει την παραγωγή ενέργειας. Αυτό θα μπορούσε να είναι ιδιαίτερα χρήσιμο κατά τη διάρκεια τοπικών και παγκόσμιων καταιγίδων σκόνης, όταν η ηλιακή ενέργεια μειώνεται και η διαθέσιμη αιολική ενέργεια αυξάνεται. Ο άνεμος θα ήταν επίσης χρήσιμος πόρος τη νύχτα και γύρω από το χειμερινό ηλιοστάσιο.

Συνδυασμένο σύστημα

Η ομάδα εξέτασε ένα υποθετικό σύστημα παραγωγής που περιλαμβάνει ηλιακά πάνελ και μια ανεμογεννήτρια Enercon E33. Το τελευταίο είναι ένα μεσαίου μεγέθους εμπορικά διαθέσιμο σύστημα που έχει διάμετρο ρότορα 33 m και έχει ισχύ εξόδου 330 kW στη Γη. Ο Hartwick και οι συνεργάτες του υπολογίζουν ότι η τουρμπίνα θα μπορούσε να λειτουργήσει με μέση λειτουργική ισχύ εξόδου περίπου 10 kW στον Άρη

Οι υπολογισμοί της ομάδας δείχνουν ότι ο στρόβιλος θα αύξανε το ποσοστό του χρόνου που η ισχύς από το συνδυασμένο σύστημα υπερβαίνει τα 24 kW από 40% (μόνο οι ηλιακές συστοιχίες) σε 60-90% (ηλιακός συν άνεμος). Η τιμή των 24 kW είναι σημαντική γιατί θεωρείται η ελάχιστη απαίτηση ισχύος για την υποστήριξη μιας αποστολής με έξι μέλη.

Ενώ η μελέτη δείχνει ότι η παραγωγή ανέμου είναι δυνατή, θα ήταν χρήσιμη μόνο εάν μπορούσε να γίνει σε τοποθεσίες στον Άρη που είναι κατάλληλες για ανθρώπινη κατοίκηση. Προηγούμενες εργασίες αφορούσαν γεωλογία, δυναμικό πόρων και μηχανικούς περιορισμούς για την αξιολόγηση των τοποθεσιών προσγείωσης. Χρησιμοποιώντας αυτά τα κριτήρια, η μελέτη της NASA Human Landing Site Study έχει εντοπίσει 50 πιθανές περιοχές ενδιαφέροντος. Αυτή η μελέτη δεν εξέτασε την περιφερειακή διαθεσιμότητα ενέργειας πέρα ​​από τις απλές εκτιμήσεις γεωγραφικού πλάτους και σκίασης για την ηλιακή ενέργεια. Ως εκ τούτου, ο Hartwick πιστεύει ότι η αιολική ενέργεια θα μπορούσε να επιτρέψει να εξεταστούν περισσότερες περιοχές για εξερεύνηση και εγκατάσταση.

Περισσότερες ευκαιρίες

«Χρησιμοποιώντας τον άνεμο σε συνδυασμό με άλλους ενεργειακούς πόρους», λέει ο Χάρτγουικ, «ίσως είναι δυνατή η πρόσβαση σε ορισμένες περιοχές του πλανήτη που προηγουμένως απορρίφθηκαν, για παράδειγμα, τα μεσαία πλάτη του Άρη και οι πολικές περιοχές που είναι επιστημονικά ενδιαφέρουσες και είναι πιο κοντά σε σημαντικές ταμιευτήρες πάγου υπόγειου νερού». Αυτές οι τοποθεσίες δεν θα ήταν βιώσιμες με την ηλιακή ενέργεια να είναι η κυρίαρχη πηγή ενέργειας.

Ο Χάρτγουικ προτείνει ότι η σταθερότητα είναι το πιο σημαντικό στοιχείο για την τροφοδοσία μελλοντικών αποστολών με πλήρωμα στον Άρη – πρέπει να παραχθεί πολλή αδιάλειπτη ενέργεια. Η χρήση ενός συνδυασμού ανεμογεννητριών και ηλιακών συστοιχιών θα μπορούσε να επιτρέψει στις αποστολές να εντοπιστούν σε μεγάλο μέρος του πλανήτη.

Η αιολική ενέργεια θα μπορούσε επίσης να φέρει επανάσταση στον τρόπο με τον οποίο οι άνθρωποι αποκτούν ενέργεια σε άλλα μέρη του ηλιακού συστήματος. Η Χάρτγουικ λέει ότι «ενδιαφέρεται ιδιαίτερα να δει το δυναμικό ισχύος σε ένα φεγγάρι όπως ο Τιτάνας, το οποίο έχει πολύ πυκνή ατμόσφαιρα αλλά είναι κρύο». Ωστόσο, υπάρχει ακόμη διεπιστημονική δουλειά που πρέπει να γίνει – ιδίως από αεροδιαστημική και μηχανολογική άποψη – για τον προσδιορισμό της επιχειρησιακής αποτελεσματικότητας και της τεχνικής βιωσιμότητας.

Διαφορετικές τουρμπίνες

Ενώ το κύριο μέρος της έρευνας επικεντρώθηκε στον Enercon E33, η ομάδα εξέτασε επίσης διαφορετικά μεγέθη στροβίλων που κυμαίνονται από μικροστρόβιλους που χρησιμοποιούνται για μικρές ανάγκες ενέργειας μιας οικογένειας μέχρι βιομηχανικά στάνταρ τουρμπίνες 5 MW (στη Γη) και πολλά άλλα. Η χρήση τέτοιων συστημάτων μπορεί να ποικίλλει από την παροχή ενέργειας για επιφανειακά ενδιαιτήματα και συστήματα υποστήριξης της ζωής έως τη συντήρηση επιστημονικού εξοπλισμού. Ένας άλλος παράγοντας που πρέπει να ληφθεί υπόψη είναι η μεταφορά ανεμογεννητριών και σχετικών υλικών στον Άρη – μια διαδικασία που θα έπρεπε να ελαχιστοποιήσει τη μάζα που αποστέλλεται μέσω του διαπλανητικού χώρου. Ενώ αυτή η μεταφορά θα πρέπει να περιλαμβάνει εξοπλισμό εκσκαφής, υπάρχει κάποια πρόταση ότι το έδαφος του Άρη θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως αντικατάσταση του σκυροδέματος που χρησιμοποιείται για την αγκύρωση των στροβίλων στη Γη.

Ο μακρύς δρόμος για τον Άρη

Καθώς εντοπίζονται περισσότερες πιθανές τοποθεσίες προσγείωσης στον Άρη, μελλοντικές μελέτες θα μπορούσαν να περιλαμβάνουν προσομοιώσεις υψηλής ανάλυσης με στόχο την καλύτερη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο η συγκεκριμένη τοπογραφία και οι επιφανειακές συνθήκες επηρεάζουν τον άνεμο. Αυτό θα μπορούσε να αλλάξει τις δυνατότητες των μελλοντικών διαστημικών επιχειρήσεων. Ο Χάρτγουικ λέει ότι αυτό «είναι πραγματικά το χρυσό πρότυπο όταν εξετάζουμε τις ενεργειακές απαιτήσεις για μια πιθανή ανθρώπινη αποστολή στον Άρη».

Η έρευνα περιγράφεται στο Φύση Αστρονομία.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://physicsworld.com/a/wind-energy-could-power-human-habitations-on-mars/