Is zonne-energie in de ruimte slechts een dure en risicovolle droom? Of is het een haalbare manier om de klimaatverandering tegen te gaan? Hoewel het overbrengen van zonne-energie van de ruimte naar de aarde uiteindelijk gepaard kan gaan met het transporteren van gigawatts, zou het proces verrassend veilig en kosteneffectief kunnen zijn, volgens experts van Space Solar, de European Space Agency en de Universiteit van Glasgow.
Maar we zullen verder moeten gaan dan alleen weergaveapparaten en een aantal technische uitdagingen moeten oplossen als we deze mogelijkheden willen ontwikkelen.
Ruimte zonne-ontwerp
Het verzenden van zonne-energie vanuit de ruimte is niets nieuws; Communicatiesatellieten sturen sinds de jaren zestig door zonne-energie gegenereerde microgolfsignalen naar de aarde. Maar het sturen van bruikbare hoeveelheden energie is een heel andere zaak.
“Het idee [has] “Het bestaat al iets meer dan een eeuw”, zegt Nicole Caplin, wetenschapper op het gebied van diepe ruimteverkenning bij de European Space Agency, in een verklaring. Natuurkunde Wereld Podcast“De oorspronkelijke concepten waren eigenlijk sciencefiction. Het is geworteld in sciencefiction, maar sindsdien is er een trend van interesse komen en gaan.”
Onderzoekers bestuderen meerdere ontwerpen voor zonne-energie in de ruimte. Matteo Cerutti, hoofddocent ruimtevaarttechniek aan de Universiteit van Glasgow, zegt: Hij schreef in gesprek Er zijn veel ontwerpen voorgesteld.
Het Solaris-initiatief onderzoekt twee potentiële technologieën, volgens Sanjay Vijeendran, hoofd van het Solaris-initiatief bij de European Space Agency: de eerste omvat het verzenden van microgolven van een station in een geostationaire baan naar een ontvanger op aarde, en de tweede omvat het gebruik van enorme spiegels in de ruimte. lagere baan om zonlicht terug te reflecteren naar zonneparken. Hij zei dat hij gelooft dat beide oplossingen potentieel waardevol zijn. Microgolftechnologie heeft bredere aandacht getrokken en was de belangrijkste focus van deze interviews. Het heeft een enorm potentieel, hoewel er ook hoogfrequente radiogolven kunnen worden gebruikt.
“We beschikken al over een 24/7 bron van schone energie uit de ruimte”, zegt Vijendran. Dankzij de microgolffrequentie kan energie worden overgedragen, ongeacht de weersomstandigheden.
“Een elektriciteitscentrale van 1 gigawatt in de ruimte is vergelijkbaar met de vijf grootste zonneparken op aarde”, zegt Andrew Glister, presentator van de Physics World-podcast. “Een elektriciteitscentrale van 1 gigawatt zou ongeveer 875.000 huishoudens een jaar lang van stroom kunnen voorzien.”
Maar we zijn nog niet klaar om zoiets te publiceren. “Dat zou een enorme technische uitdaging zijn”, zegt Caplin. Er zijn een aantal fysieke hindernissen voor het succesvol bouwen van een zonne-energiecentrale in de ruimte.
Met behulp van microgolftechnologie zou een zonnepaneelarray voor een energiecentrale die in een baan om de aarde draait en een gigawatt aan stroom genereert, volgens de onderzoekers meer dan een vierkante kilometer groot moeten zijn. Artikel over de natuur “Dit is honderd keer groter dan het internationale ruimtestation, dat tien jaar nodig had om te bouwen”, zegt senior correspondent Elizabeth Gibney. Het moet ook automatisch worden geassembleerd, omdat de orbitale faciliteit onbemand zal zijn.
Zonnecellen moeten bestand zijn tegen straling en ruimteschroot. Het moet ook efficiënt en licht van gewicht zijn, met een vermogen-gewichtsverhouding die 50 keer groter is dan die van typische siliciumzonnecellen, schreef Gibney. Het verlagen van de kosten van deze cellen is een andere factor waarmee ingenieurs rekening moeten houden. Het minimaliseren van verliezen tijdens de krachtoverbrenging is een andere uitdaging, schreef Gibney. Volgens de European Space Agency zou de energieconversie moeten worden verbeterd tot 10-15 procent. Hiervoor is technische vooruitgang nodig.
Space Solar ontwerpt een satelliet genaamd CASSIOPeiA, die is gepubliceerd in het tijdschrift Physics World Beschrijven Het ziet eruit “als een wenteltrap, waarbij de fotovoltaïsche panelen de ‘treden’ zijn en de microgolfzenders – staafvormige dipolen – de ‘vijzels’ zijn.” Het heeft een spiraalvorm zonder bewegende delen.
“Ons systeem bestaat uit honderdduizenden stroommodules ter grootte van een bord”, zegt Sam Adlin, CEO van SpaceSolar. “Elke module bevat fotovoltaïsche energie die de energie van de zon omzet in gelijkstroom.”
“Deze gelijkstroomkracht drijft vervolgens de elektronica aan om stroom te verzenden… naar de aarde vanaf dipoolantennes. Deze stroom wordt in de ruimte omgezet naar [microwaves] “Het wordt vervolgens in een coherente straal naar de aarde gestuurd, waar het wordt ontvangen door een gepatchte antenne, weer wordt omgezet in elektriciteit en aan het elektriciteitsnet wordt geleverd.”
Roboticatechnologieën voor ruimtetoepassingen, zoals assemblage in de ruimte, ontwikkelen zich snel, voegde Adelin eraan toe.
SPS-ALPHA, een ander ontwerp, heeft een grote zonnecollectorstructuur met verschillende zonne-omvormers, dit zijn kleine, individueel beweegbare reflectoren, schreef Cerutti. concentreren Zonlicht wordt naar afzonderlijke energieopwekkingseenheden geleid, waarna het door een andere eenheid naar de aarde wordt teruggestuurd.
‘Reader. Furious humble travel enthusiast. Extreme food scientist. Writer. Communicator.’
