В 2050 году человечеству станет доступна солнечная энергия в космосе

Прототип солнечной батареи в космосеКосмическая солнечная энергия рассматривается как уникальный надежный источник возобновляемой энергии. С ускорением революции в области «зеленой» энергетики солнечные электростанции стали привычным явлением в стране и во всем мире. Но Китай выводит солнечную энергию на совершенно новый уровень. Страна объявила о планах вывода солнечной электростанции на орбиту к 2050 году, что сделает ее первой страной, которая сможет собирать солнечную энергию в космосе и использовать ее на Землю.

Поскольку солнце всегда светит в космосе, космическая солнечная энергия рассматривается как исключительно надежный источник возобновляемой энергии.

«Вам не нужно иметь дело с дневным и ночным циклом и облаками или сезонами, поэтому в итоге вы получаете в восемь-девять раз больше электроэнергии, — говорит Али Хаджимири, профессор электротехники Калифорнийского технологического института и директор проекта.

Безусловно, разработка аппаратных средств, необходимых для сбора и передачи солнечной энергии и запуска системы в космос, будет сопряжена с трудностями и большими затратами. Но Китай движется вперед: страна строит испытательный полигон в юго-западном городе Чунцин, чтобы определить наилучший способ передачи солнечной энергии с орбиты на землю.

Идея использования солнечной энергии космического происхождения в качестве надежного источника возобновляемой энергии не нова. Она возникла в 1970-х годах, но исследования зашли в тупик в основном потому, что технологические требования считались слишком сложными. Но с развитием беспроводной передачи и улучшением дизайна и эффективности фотогальванических элементов, получение солнечной энергии из космоса не проблема.

«Сейчас мы наблюдаем некоторое оживление в сфере космической энергии, и это, вероятно, потому, что есть новые технологии», — сказал Джон Мэнкинс, физик, возглавлявший НАСА в этой области в 1990-х годах, до того как космическое агентство прекратило свои исследования.

По мнению Мэнкинса, рост населения может стать еще одним фактором, стимулирующим возобновление интереса к использованию солнечной энергии космического базирования. По оценкам экспертов, к 2050 году численность населения мира вырастет до 9 миллиардов человек. Поэтому солнечная энергия может стать ключевым способом удовлетворения глобальных энергетических потребностей, особенно в Японии, Северной Европе и других регионах мира, которые не особенно солнечны.

«Если посмотреть в будущее на следующие 50 лет, спрос на энергию будет огромен», — сказал он. «Если вы сможете собрать солнечный свет там, где всегда светит солнце, и доставить его практически без потерь на Землю — и вы сможете сделать все это по доступной цене — вы выиграете.»

Детали планов Китая не были обнародованы, но Мэнкинс говорит, что одним из способов использования солнечной энергии в космосе был бы запуск десятков тысяч «солнечных спутников», которые соединились бы в огромную конусообразную структуру, вращающуюся над Землей на высоте около 22 000 миль.

Рой спутников будет покрыт фотоэлектрическими панелями, необходимыми для преобразования солнечного света в электричество, которое будет преобразовано в микроволны и передаваться по беспроводной связи на наземные приемники — гигантские проводные сети шириной до четырех миль. Они могут устанавливаться над озерами или через пустыни или сельскохозяйственные угодья.

По оценкам Мэнкинса, такая солнечная установка может генерировать стабильный поток энергии в 2000 гигаватт. Крупнейшие наземные солнечные электростанции вырабатывают всего около 1,8 гигаватт.

Если это звучит многообещающе, эксперты предупреждают, что все еще существует множество препятствий,которые необходимо преодолеть, в том числе найти способ уменьшить вес солнечных батарей.

«Современная фотогальваника в настоящее время работает на 30% эффективнее, — сказал Терри Гдутос, ученый из Caltech, который работает с Хаджимири в области космических солнечных исследований, — Самой большой проблемой является снижение массы без ущерба для эффективности».

Со своей стороны, команда Caltech недавно построила пару ультралегких прототипов фотогальванической плитки и показала, что они могут собирать и передавать по беспроводной связи 10 гигагерц энергии. По словам Гдутоса, прототипы успешно выполняют все функции, которые необходимы реальным солнечным спутникам в космосе, и в настоящее время он и его коллеги изучают пути дальнейшего снижения веса аппаратуры.

Китай не показал, сколько он тратит на развитие своих солнечных электростанций. Мэнкинс сказал, что даже небольшое испытание для демонстрации различных технологий, вероятно, обойдется, по меньшей мере, в 150 миллионов долларов, добавив, что одна часть роя солнечных спутников, который он предполагает, будет стоить около 10 миллиардов долларов за штуку.

Несмотря на непомерно высокую цену, Мэнкинс остается убежденным сторонником использования солнечной энергии космического базирования.

Популярные материалы