Energia eoliană ar putea alimenta locuințe umane de pe Marte

Energia eoliană ar putea ajuta la alimentarea misiunilor umane pe Marte, potrivit unui studiu care a folosit Modelul Climatic Global Ames Mars al NASA pentru a calcula variabilitatea pe termen scurt și sezonieră a energiei eoliene care ar fi generată de turbinele eoliene de pe Planeta Roșie. Condus de NASA Victoria Hartwick, echipa de cercetare sugerează că vântul ar putea furniza suficientă energie pe cont propriu sau poate fi folosit împreună cu energia solară sau nucleară.

Succesul unei misiuni cu echipaj pe Marte s-ar baza pe mulți factori, inclusiv pe selecția site-ului. Studiile anterioare ale viabilității site-ului s-au concentrat pe accesul la resursele fizice, inclusiv disponibilitatea apei sau a adăpostului și nu au luat în considerare în mod necesar capacitățile de generare a energiei ale locațiilor potențiale. Deși au existat multe cercetări privind energia solară și nucleară ca surse de energie marțiană, energia nucleară adăpostește potențiale riscuri umane și modelele actuale de sisteme solare nu au capacitatea de stocare a energiei pentru a compensa variațiile zi/noapte (diurne) și sezoniere în generare. Prin urmare, este prudent să luăm în considerare o sursă alternativă, cum ar fi vântul, pentru o producție stabilă de energie.

Mai puțin puternic, dar totuși util

Energia eoliană este cea mai eficientă atunci când atmosferele sunt groase, dar densitatea atmosferică scăzută a lui Marte înseamnă că vântul de pe planetă produce mult mai puțină forță decât vântul de pe Pământ. Din acest motiv, vântul marțian nu fusese privit ca o resursă energetică viabilă. Hartwick și colegii săi au contestat această ipoteză și au arătat că fluctuațiile diurne și sezoniere ale energiei solare ar putea fi compensate de energia eoliană. Hartwick spune că „au fost surprinși să constate că, în ciuda atmosferei subțiri a lui Marte, vânturile sunt încă suficient de puternice pentru a produce energie pe porțiuni mari ale suprafeței marțiane”.

Studiul sugerează că vântul ar putea funcționa în combinație cu alte resurse de energie, cum ar fi solarul, pentru a stimula generarea de energie. Acest lucru ar putea fi util în special în timpul furtunilor de praf locale și globale, când energia solară scade și energia eoliană disponibilă crește. Vântul ar fi, de asemenea, o resursă utilă noaptea și în preajma solstițiului de iarnă.

Sistem combinat

Echipa a analizat un sistem ipotetic de generare care cuprinde panouri solare și o turbină eoliană Enercon E33. Acesta din urmă este un sistem de dimensiuni medii, disponibil în comerț, care are un diametru al rotorului de 33 m și are o putere nominală de 330 kW pe Pământ. Hartwick și colegii au calculat că turbina ar putea funcționa la o putere operațională medie de aproximativ 10 kW pe Marte

Calculele echipei arată că turbina ar crește procentul de timp în care puterea din sistemul combinat depășește 24 kW de la 40% (doar rețele solare) la 60-90% (solar plus vânt). Valoarea de 24 kW este semnificativă deoarece este considerată cerința minimă de putere pentru a susține o misiune cu șase echipaje.

Deși studiul arată că generarea eoliană este posibilă, ar fi utilă doar dacă ar putea fi făcută în locații de pe Marte care sunt potrivite pentru locuirea umană. Lucrările anterioare au luat în considerare geologia, potențialul de resurse și limitările de inginerie pentru a evalua locurile de aterizare. Folosind aceste criterii, Studiul NASA Human Landing Site a identificat 50 de regiuni potențiale de interes. Acest studiu nu a luat în considerare disponibilitatea energiei regionale dincolo de simple considerații de latitudine și umbrire pentru solar. Prin urmare, Hartwick consideră că energia eoliană ar putea permite mai multor regiuni să fie luate în considerare pentru explorare și așezare.

Mai multe oportunitati

„Folosind vântul în combinație cu alte resurse energetice”, spune Hartwick, „s-ar putea fi posibilă accesarea unor regiuni ale planetei care au fost anterior respinse, de exemplu, latitudinile medii ale lui Marte și regiunile polare care sunt interesante din punct de vedere științific și sunt mai aproape de importante. rezervoare de gheață cu apă subterană.” Aceste situri nu ar fi viabile, energia solară fiind resursa energetică predominantă.

Hartwick sugerează că stabilitatea este cel mai important aspect pentru alimentarea viitoarelor misiuni cu echipaj pe Marte - trebuie să fie produsă multă putere neîntreruptă. Utilizarea unei combinații de turbine eoliene și rețele solare ar putea permite misiunilor de localizare pe o mare parte a planetei.

Energia eoliană ar putea, de asemenea, să revoluționeze modul în care oamenii obțin energie în altă parte a sistemului solar. Hartwick spune că este „în special interesată să vadă potențialul de putere pe o lună precum Titan, care are o atmosferă foarte groasă, dar este rece”. Cu toate acestea, mai sunt încă lucrări interdisciplinare de făcut – în special din punct de vedere aerospațial și ingineresc – pentru a determina eficiența operațională și viabilitatea tehnică.

Turbine diferite

În timp ce partea principală a cercetării s-a concentrat pe Enercon E33, echipa s-a uitat, de asemenea, la diferite dimensiuni de turbine, de la microturbine utilizate pentru nevoile mici de putere unifamiliale până la turbine standard de 5 MW (pe Pământ) și multe altele. Utilizarea unor astfel de sisteme poate varia de la furnizarea de energie pentru habitatele de suprafață și sistemele de susținere a vieții până la întreținerea echipamentului științific. Un alt factor care trebuie luat în considerare este transportul turbinelor eoliene și materialelor asociate pe Marte – un proces care ar trebui să minimizeze masa trimisă prin spațiul interplanetar. Deși acest transport ar trebui să includă echipamente de excavare, există unele sugestii că solul marțian ar putea fi folosit ca înlocuitor pentru betonul care este folosit pentru ancorarea turbinelor pe Pământ.

Drumul lung spre Marte

Pe măsură ce sunt identificate mai multe site-uri potențiale de aterizare marțiană, studiile viitoare ar putea implica simulări de înaltă rezoluție, cu scopul de a înțelege mai bine modul în care topografia și condițiile specifice de suprafață afectează vântul. Acest lucru ar putea schimba capacitățile viitoarelor operațiuni spațiale. Hartwick spune că acesta „este cu adevărat standardul de aur când luăm în considerare cerințele energetice pentru o potențială misiune umană pe Marte”.

Cercetarea este descrisă în Natura Astronomie.

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/wind-energy-could-power-human-habitations-on-mars/