Ühendkuningriik võib kosmosesse ehitada 16 miljardi naela maksva päikeseelektrijaama. Siin on, kuidas see toimiks

Ühendkuningriigi valitsus on väidetavalt kaalub 16 miljardi naela suurune ettepanek ehitada kosmosesse päikeseelektrijaam.

Jah, sa lugesid õigesti. Kosmosepõhine päikeseenergia on üks valitsuse tehnoloogiatest Net Zero Innovation Portfolio. Seda on teiste kõrval peetud potentsiaalseks lahenduseks, mis aitaks Ühendkuningriigil 2050. aastaks nullini jõuda.

Aga kuidas oleks a päikeseelektrijaam kosmoses töötada? Millised on selle tehnoloogia eelised ja puudused?

Kosmosepõhine päikeseenergia hõlmab päikeseenergia kogumist kosmoses ja selle ülekandmist Maale. Kuigi idee ise ei ole uus, on hiljutised tehnoloogilised edusammud muutnud selle väljavaate paremini saavutatavaks.

Kosmosepõhine päikeseenergiasüsteem hõlmab päikeseenergia satelliiti - tohutut päikesepaneelidega varustatud kosmoselaeva. Need paneelid toodavad elektrit, mis seejärel kõrgsageduslike raadiolainete kaudu juhtmevabalt Maale edastatakse. Maapealset antenni, mida nimetatakse rectennaks, kasutatakse raadiolainete muundamiseks elektrienergiaks, mis seejärel edastatakse elektrivõrku.

Orbiidil asuvat kosmosepõhist päikeseelektrijaama valgustab päike 24 tundi ööpäevas ja see võib seetõttu pidevalt elektrit toota. See kujutab endast eelist maapealsete päikeseenergiasüsteemide (Maal asuvate süsteemide) ees, mis suudavad toota elektrit ainult päevasel ajal ja sõltuvad ilmast.

Prognooside kohaselt kasvab ülemaailmne energianõudlus aasta võrra peaaegu 50 protsenti aastaks 2050 võib kosmosepõhine päikeseenergia olla võtmetähtsusega, mis aitab rahuldada maailma kasvavat nõudlust energia ülemaailmse temperatuuritõusuga võitlemisel.

Mõned väljakutsed

Kosmoses asuv päikeseelektrijaam põhineb modulaarsel konstruktsioonil, kus orbiidil olevate robotite poolt pannakse kokku suur hulk päikesemooduleid. Kõigi nende elementide kosmosesse transportimine on keeruline, kulukas ja kahjustab keskkonda.

. päikesepaneelide kaal tunnistati varaseks väljakutseks. Kuid seda on käsitletud arenduse kaudu ülikerged päikesepatareid (päikesepaneel koosneb väiksematest päikesepatareidest).

Kosmosepõhine päikeseenergia peetakse tehniliselt teostatavaks eelkõige võtmetehnoloogiate, sealhulgas kergete päikesepatareide, edusammude tõttu, juhtmevaba jõuülekanneja kosmoserobootika.

Oluline on see, et isegi ühe kosmosepõhise päikeseelektrijaama kokkupanemine nõuab palju starte. Kuigi kosmosepõhine päikeseenergia on kavandatud süsinikdioksiidi heitkoguste vähendamiseks pikemas perspektiivis, on kosmosesse startimisega seotud märkimisväärsed heitkogused ja ka kulud.

Raketid ei ole praegu täielikult korduvkasutatavad, kuigi ettevõtetele meeldib Space X töötavad selle muutmise nimel. Stardisüsteemide täielik taaskasutamine vähendaks oluliselt kosmosepõhise päikeseenergia üldkulusid.

Kui õnnestub edukalt rajada kosmosepõhine päikeseelektrijaam, seisab selle toimimise ees ka mitmeid praktilisi väljakutseid. Päikesepaneelid võivad kahjustuda kosmoseprahi poolt. Lisaks ei kaitse kosmosepaneele Maa atmosfäär. Intensiivsema päikesekiirgusega kokkupuutumine tähendab, et nad laguneb kiiremini kui Maal, mis vähendab nende genereeritavat võimsust.

. efektiivsus traadita jõuülekanne on teine ​​probleem. Energia edastamine suurte vahemaade taha (antud juhul kosmoses asuvalt päikesesatelliidilt maapinnale) on keeruline. Praeguse tehnoloogia põhjal jõuaks Maale vaid väike osa kogutud päikeseenergiast.

Pilootprojektid on juba käimas

. Kosmose päikeseenergia projekt USAs arendatakse kõrge efektiivsusega päikesepatareisid ning kosmoses kasutamiseks optimeeritud konversiooni- ja ülekandesüsteemi. USA Mereväeuuringute labor katsetas 2020. aastal kosmoses päikesemoodulit ja võimsuse muundamise süsteemi. Vahepeal on Hiina teatanud oma edusammudest Bishan kosmose päikeseenergiajaam, eesmärgiga saada 2035. aastaks toimiv süsteem.

Ühendkuningriigis peetakse 17 miljardi naelsterlingi väärtuses kosmosepõhise päikeseenergia arendust (sealhulgas tegevuskulud) elujõuliseks kontseptsiooniks, tuginedes hiljutisele Frazer-Nashi konsultatsiooniaruanne. Projekt peaks algama väikeste katsetustega, mis viivad 2040. aastal toimiva päikeseelektrijaamani.

Päikeseenergia satelliidi läbimõõt oleks 1.7 kilomeetrit ja kaal umbes 2,000 tonni. Maapealne antenn võtab palju ruumi; umbes 6.7 kilomeetrit korda 13 kilomeetrit. Arvestades maakasutust kogu Ühendkuningriigis, paigutatakse see tõenäolisemalt avamerele.

See satelliit annaks Ühendkuningriigile 2 gigavatti võimsust. Kuigi see on märkimisväärne summa, on see väike panus Ühendkuningriigi tootmisvõimsusse, mis on umbes 76 gigavatti.

Ülikõrgete esialgsete kulude ja aeglase investeeringutasuvuse juures vajaks projekt märkimisväärseid riigiressursse ja ka eraettevõtete investeeringuid.

Kuid tehnoloogia arenedes vähenevad kosmosestardi ja tootmise kulud pidevalt. Ja projekti ulatus võimaldab masstootmist, mis peaks kulusid mõnevõrra langetama.

Seda, kas kosmosepõhine päikeseenergia aitab meil 2050. aastaks nullini jõuda, jääb veel näha. Muud tehnoloogiad, nagu mitmekesine ja paindlik energiasalvestus, vesinik ja kasv taastuvenergia süsteemid on paremini mõistetavad ja neid saab hõlpsamini rakendada.

Vaatamata väljakutsetele, kosmosepõhine päikeseenergia on põnevate uurimis- ja arendusvõimaluste eelkäija. Tulevikus mängib tehnoloogia tõenäoliselt olulist rolli ülemaailmses energiavarustuses.

See artikkel avaldatakse uuesti Vestlus Creative Commonsi litsentsi all. Loe algse artikli.

Image Credit: NASA, üldkasutatav, Wikimedia Commonsi kaudu

• Münditark. Euroopa parim Bitcoini ja krüptobörs.
• Platoblockchain. Web3 metaversiooni intelligentsus. Täiustatud teadmised. TASUTA PÄÄS.
• CryptoHawk. Altcoini radar. Tasuta prooviversioon.
• Allikas: https://singularityhub.com/2022/03/18/a-solar-power-station-in-space-heres-how-it-would-work-and-its-potential-benefits/