Windenergie zou menselijke bewoning op Mars kunnen aandrijven

Windenergie zou menselijke missies op Mars kunnen helpen aandrijven, blijkt uit een onderzoek waarbij het NASA Ames Mars Global Climate Model werd gebruikt om de kortetermijn- en seizoensvariabiliteit te berekenen van windenergie die zou worden opgewekt door windturbines op de Rode Planeet. Onder leiding van NASA Victoria Hartwicksuggereert het onderzoeksteam dat de wind op zichzelf voldoende energie zou kunnen leveren of zou kunnen worden gebruikt in combinatie met zonne- of kernenergie.

Het succes van een bemande missie naar Mars zou van veel factoren afhangen, waaronder de selectie van de locatie. Eerdere onderzoeken naar de levensvatbaarheid van locaties hebben zich gericht op de toegang tot fysieke hulpbronnen, waaronder de beschikbaarheid van water of onderdak, en hebben niet noodzakelijkerwijs rekening gehouden met de energieopwekkingsmogelijkheden van potentiële locaties. Hoewel er veel onderzoek is gedaan naar zonne- en kernenergie als energiebronnen op Mars, herbergt kernenergie potentiële menselijke risico's en de huidige modellen van zonnestelsels missen het vermogen om energie op te slaan om dag/nacht- (dagelijkse) en seizoengebonden variaties in de opwekking te compenseren. Het is daarom verstandig om een ​​alternatieve bron, zoals wind, te overwegen voor een stabiele energieproductie.

Minder krachtig, maar nog steeds nuttig

Windenergie is het meest efficiënt als de atmosfeer dik is, maar de lage atmosferische dichtheid van Mars betekent dat de wind op de planeet aanzienlijk minder kracht produceert dan de wind op aarde. Om deze reden werd de Marswind niet als een levensvatbare energiebron beschouwd. Hartwick en collega's hebben deze veronderstelling betwist en aangetoond dat dagelijkse en seizoensfluctuaties in zonne-energie kunnen worden gecompenseerd door windenergie. Hartwick zegt dat ze “verrast waren toen ze ontdekten dat, ondanks de dunne atmosfeer van Mars, de wind nog steeds sterk genoeg is om stroom te produceren over grote delen van het oppervlak van Mars”.

De studie suggereert dat wind zou kunnen werken in combinatie met andere energiebronnen zoals zonne-energie om de energieopwekking te stimuleren. Dit zou vooral nuttig kunnen zijn tijdens lokale en mondiale stofstormen, wanneer de zonne-energie afneemt en de beschikbare windenergie toeneemt. Wind zou ook 's nachts en rond de winterzonnewende een nuttige hulpbron zijn.

Gecombineerd systeem

Het team keek naar een hypothetisch opwekkingssysteem dat bestaat uit zonnepanelen en een Enercon E33-windturbine. Dit laatste is een middelgroot, in de handel verkrijgbaar systeem met een rotordiameter van 33 m en een vermogen van 330 kW op aarde. Hartwick en collega's berekenen dat de turbine zou kunnen werken met een gemiddeld operationeel vermogen van ongeveer 10 kW op Mars

Uit de berekeningen van het team blijkt dat de turbine het percentage van de tijd dat het vermogen van het gecombineerde systeem de 24 kW overschrijdt, zou verhogen van 40% (alleen zonnepanelen) naar 60-90% (zon plus wind). De waarde 24 kW is significant omdat dit wordt beschouwd als het minimale vermogensvereiste om een ​​missie met zes bemanningsleden te ondersteunen.

Hoewel uit het onderzoek blijkt dat windopwekking mogelijk is, zou het alleen nuttig zijn als dit zou kunnen worden gedaan op locaties op Mars die geschikt zijn voor menselijke bewoning. Eerder werk hield rekening met de geologie, het potentieel van hulpbronnen en technische beperkingen om landingsplaatsen te evalueren. Op basis van deze criteria heeft de NASA Human Landing Site Study 50 potentiële interessegebieden geïdentificeerd. In deze studie werd niet gekeken naar de regionale beschikbaarheid van energie, afgezien van eenvoudige overwegingen met betrekking tot de breedtegraad en schaduw voor zonne-energie. Hartwick is daarom van mening dat windenergie ervoor zou kunnen zorgen dat meer regio's in aanmerking komen voor exploratie en vestiging.

Meer kansen

‘Door wind te gebruiken in combinatie met andere energiebronnen,’ zegt Hartwick, ‘kan het mogelijk zijn om toegang te krijgen tot bepaalde regio’s van de planeet die eerder buiten beschouwing werden gelaten, bijvoorbeeld de middelste breedtegraden en poolgebieden van Mars, die wetenschappelijk interessant zijn en dichter bij belangrijke gebieden liggen. ondergrondse waterijsreservoirs.” Deze locaties zouden niet levensvatbaar zijn omdat zonne-energie de belangrijkste energiebron is.

Hartwick suggereert dat stabiliteit de belangrijkste overweging is voor het mogelijk maken van toekomstige bemande missies naar Mars – er moet veel ononderbroken energie worden geproduceerd. Door een combinatie van windturbines en zonnepanelen te gebruiken, kunnen missies zich over een groot deel van de planeet verspreiden.

Windenergie kan ook een revolutie teweegbrengen in de manier waarop mensen elders in het zonnestelsel energie verkrijgen. Hartwick zegt dat ze “vooral geïnteresseerd is in het machtspotentieel op een maan als Titan, die een zeer dikke atmosfeer heeft maar koud is”. Niettemin moet er nog steeds interdisciplinair werk worden verricht – vooral vanuit een lucht- en ruimtevaart- en technisch oogpunt – om de operationele efficiëntie en technische haalbaarheid te bepalen.

Verschillende turbines

Hoewel het grootste deel van het onderzoek zich richtte op de Enercon E33, keek het team ook naar turbines van verschillende groottes, variërend van microturbines die worden gebruikt voor de stroombehoeften van kleine eengezinswoningen tot industriestandaard 5 MW (op aarde) turbines, en meer. Het gebruik van dergelijke systemen kan variëren van het leveren van energie voor oppervlaktehabitats en levensondersteunende systemen tot het onderhouden van wetenschappelijke apparatuur. Een andere factor waarmee rekening moet worden gehouden is het transporteren van windturbines en bijbehorende materialen naar Mars – een proces dat de massa die door de interplanetaire ruimte wordt gestuurd tot een minimum moet beperken. Hoewel dit transport graafapparatuur zou moeten omvatten, bestaat er enige suggestie dat Marsgrond zou kunnen worden gebruikt ter vervanging van het beton dat wordt gebruikt om turbines op aarde te verankeren.

De lange weg naar Mars

Naarmate er meer potentiële landingsplaatsen op Mars worden geïdentificeerd, zouden toekomstige studies simulaties met hoge resolutie kunnen omvatten met als doel beter te begrijpen hoe specifieke topografie en oppervlakteomstandigheden de wind beïnvloeden. Dit zou de mogelijkheden van toekomstige ruimteoperaties kunnen veranderen. Hartwick zegt dat dit “echt de gouden standaard is als we kijken naar de energiebehoeften voor een mogelijke menselijke missie naar Mars.”

Het onderzoek is beschreven in Natuurastronomie.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• Bron: https://physicsworld.com/a/wind-energy-could-power-human-habitations-on-mars/