Ενέργεια
Διαστημικές Λύσεις Ενέργειας Για Άπειρη Καθαρή Ενέργεια
Πιέζοντας τις Ανανεώσιμες Υψηλότερα
Η πίεση για αποσύνδεση από το άνθρακα και ηλεκτροποίηση των ενεργειακών μας συστημάτων βασίζεται目前 στις ανανεώσιμες πηγές, ιδιαίτερα τον άνεμο και τον ήλιο. Η γεωθερμική ενέργεια και η πυρηνική ενέργεια μπορεί επίσης να βοηθήσουν.
Δυστυχώς, κάθε μια από αυτές τις λύσεις υποφέρει από κάποια περιορισμοί:
- Η γεωθερμική είναι ακόμη αρκετά απροβεβλημένη όταν πρόκειται για παραγωγή σε μεγάλη κλίμακα και εξαρτάται από ανισότιμους τοπικούς θερμούς πόρους.
- Η πυρηνική είναι α impopular, παράγει πυρηνικά απόβλητα και απαιτεί πολλά αρχικά κεφάλαια. Αυτό εμποδίζει την υιοθέτησή της, ακόμη και αν οι περισσότερες από αυτές τις προβλήματα μπορεί να επιλυθούν από τα συστήματα πυρηνικής ενέργειας 4ης γενιάς.
- Οι ανανεώσιμες πηγές υποφέρουν από διακοπές, αναγκάζοντας τα δίκτυα να επενδύσουν τεράστια ποσά σε μπαταρίες και άλλες μορφές αποθήκευσης ενέργειας.
Όταν πρόκειται για ηλιακή ενέργεια, η διακοπή φαίνεται μια αναπόφευκτη χαρακτηριστική, με τη Γη στο σκοτάδι το μισό χρόνο. Για να επιδεινωθεί αυτό το ζήτημα, η κάλυψη νεφών μπορεί να μειώσει δραστικά την παραγωγή ενέργειας για εβδομάδες ή ακόμη και μήνες σε ορισμένες περιοχές του κόσμου, και αυτό είναι πριν συζητήσουμε τα προβλήματα που προκαλούνται από τη σκόνη ή το χιόνι.
Τι αν για να αποφύγουμε τα προβλήματα της νύχτας και του κλίματος, να τοποθετήσουμε τη βάση της ηλιακής ενέργειας μας στο διάστημα; Πώς θα λειτουργούσε αυτό; Και υπάρχει άλλος τρόπος να τροφοδοτήσουμε τις πολιτισμούς της Γης από το διάστημα;
Διαστημική Ηλιακή Ενέργεια
Το πρώτο κλειδί της διαστημικής ηλιακής ενέργειας είναι ότι καθώς οι δορυφόροι ενέργειας περιφέρονται γύρω από τη Γη, μπορούν να τοποθετηθούν σε μια τροχιά που δεν είναι ποτέ στη σκιά της Γης, παράγοντας 24/7. Όχι μόνο αυτό διπλασιάζει την παραγωγή, αλλά επίσης αφαιρεί την απαίτηση για μπαταρίες σε σταθμούς ηλιακής ενέργειας στο έδαφος.
Συνδυασμένο με την απουσία μειωμένης παραγωγής τον χειμώνα ή λόγω νεφών, η διακοπής ηλιακής ενέργειας γίνεται σχεδόν τέλεια βασική ενέργεια.
Ένας άλλος παράγοντας είναι ότι η ατμόσφαιρα απορροφά πολλά από το φως του Ηλίου, ακόμη και χωρίς νεφά. Η κλίση της Γης και η σφαιρική της μορφή επίσης μειώνουν την ποσότητα του ήλιου που χτυπά το έδαφος μακριά από την ισημερινή περιοχή.
Οι ηλιακοί πάνελες σε τροχιά δεν υποφέρουν από κανένα από αυτά τα περιορισμοί. Díky σε όλα αυτά τα συνδυασμένα παράγοντες, ένα ηλιακό πάνελ σε τροχιά θα μπορούσε να παράγει μέχρι 40 φορές περισσότερη ενέργεια από ένα στο έδαφος.
Πώς Λειτουργεί;
Είμαστε ήδη εξοικειωμένοι με την παραγωγή ηλιακής ενέργειας στο διάστημα, με υψηλής απόδοσης ηλιακούς πάνελες που τροφοδοτούν σχεδόν όλα τα δορυφόρα και το ISS. Θεωρητικά, θα χρειαζόμασταν απλώς να στείλουμε περισσότερα από αυτά τα ηλιακά πάνελες σε τροχιά και να στείλουμε την ενέργεια πίσω στη Γη.
Source: Solar.com
Εξαιρετικά, το τμήμα της αποστολής της ενέργειας πίσω στη Γη δεν είναι τόσο δύσκολο όσο μπορεί κανείς να φανταστεί. Η κυρίαρχη концепτός μέχρι τώρα είναι να χρησιμοποιηθούν μικροκύματα (2,45 GHz), τα οποία δεν απορροφώνται από τα νεφά. Τα μικροκύματα απορροφώνται και μετατρέπονται πίσω σε ηλεκτρική ενέργεια χάρη σε ένα ειδικό είδος κεραίας που ονομάζεται rectenna.
Εναλλακτικά, η ενέργεια θα μπορούσε επίσης να μεταφερθεί με λέιζερ.
Source: ESA – European Space Agency
Η μετάδοση ενός τεράστιου ποσού ενέργειας πίσω στη Γη μπορεί να φαίνεται λίγο ανησυχητική. Δημιουργεί την εικόνα ενός επιστημονικής φαντασίας υπερ-κακού θανάτου ακτίνα. Ωστόσο, στην πράξη, τέτοιο ένα σήμα θα ήταν πλούσιο σε ενέργεια αλλά πουθενά τόσο ισχυρό ώστε να αντιπροσωπεύει ένα κίνδυνο για την επιφάνεια.
Πρέπει να σημειωθεί ότι ένα από τα πλεονεκτήματα αυτού του συστήματος είναι ότι η συνεχής ηλεκτρική ενέργεια που δημιουργείται από τα ηλιακά πάνελες μπορεί να χρησιμοποιηθεί直接 για την μετάδοση, με την εναλλασσόμενη ρεύματος να δημιουργείται μόνο στο έδαφος για την ένεση της ηλεκτρικής ενέργειας στο δίκτυο.
Γιατί Τώρα;
Κόστη Ηλιακών Πάνελ
Η παραγωγή ενέργειας από διαστημικούς σταθμούς ηλιακής ενέργειας είναι μια παλιά ιδέα. Nhưng είναι μόνο τώρα που αρχίζει να φαίνεται ότι θα μπορούσε να γίνει βιώσιμη.
Ο πρώτος λόγος είναι η αυξανόμενη ανεπάρκεια και η μείωση του κόστους των ηλιακών πάνελ, τα οποία είναι τα ίδια παράγοντες που έκαναν την ηλιακή ενέργεια μια βιώσιμη επιλογή στο έδαφος.
Source: News Channel 3
Πρόοδος στην τεχνολογία μπορεί να δει την απόδοση της μετατροπής να αυξηθεί περαιτέρω. Τώρα, τα συνηθισμένα ηλιακά πάνελες στο έδαφος έχουν απόδοση στην περιοχή 20-23%. Αυτά που χρησιμοποιούνται στο διάστημα είναι συχνά τόσο υψηλά όσο 30%, καθώς το επιπλέον κόστος αντισταθμίζεται από το μικρότερο βάρος που πρέπει να μεταφερθεί σε τροχιά, με περαιτέρω κέρδη που αναμένονται.
“Τα τρέχοντα πάνελες που χρησιμοποιούνται στο διάστημα επιτύγχαναν αποδοτικότητες της τάξης του 30% στη μετατροπή του ηλιακού φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια, και τα επόμενα 20 χρόνια αναμένεται να φθάσουν στο 40%
Κόστη Εκτόξευσης
Το άλλο ελέφαντας στο δωμάτιο είναι το κόστος πρόσβασης σε τροχιά, σχεδόν εντελώς οδηγούμενο από τις επιτευξεις της SpaceX σε ανακυκλώσιμους πυραύλους. Αυτό το κόστος έχει ήδη μειωθεί κατά 10 και αναμένεται να συνεχίσει να γίνεται φθηνότερο με την εκτόξευση του Starship και την μαζική παραγωγή του μεγαλύτερου πυραύλου στην ιστορία.
Source: Ark Invest
Όταν τα κόστη εκτόξευσης ήταν £7,716 ανά κιλό, αντιπροσώπευε περίπου £154 ανά watt “εγκαταστατικών κοστών”, σε σύγκριση με ένα μερικό £2-1,5 στο έδαφος. Αλλά αν τα κόστη εκτόξευσης μπορούν να μειωθούν αρκετά, αυτό κάνει τη διαστημική ηλιακή ενέργεια βιώσιμη από οικονομικής πλευράς. Και ο Elon Musk στοχεύει σε ένα κόστος μόλις $100/kg στη μακροπρόθεσμη, χάρη στην πλήρη ανακύκλωση του μεγάλου Starship payload.
Περιορισμοί Διαστημικής Ηλιακής Ενέργειας
Τιμή Και Κόστη Εκτόξευσης
Όπως εξηγήθηκε παραπάνω, η ηλιακή ενέργεια είναι βιώσιμη μόνο αν τα κόστη εκτόξευσης μειωθούν σημαντικά. Ενώ αυτό μπορεί να συμβαίνει, δεν είναι σαφές πόσο γρήγορα μπορεί να επιτευχθεί μια άλλη 10x μείωση του κόστους εκτόξευσης σε τροχιά.
Αυτό θα μπορούσε να καθυστερήσει σημαντικά την υιοθέτηση της διαστημικής ηλιακής ενέργειας, με τα περισσότερα μεγάλα πρωτότυπα έργα (κοντά στο επίπεδο MW) να μην αναμένονται πριν από το 2025-2030. Μια σημαντική επίδραση δεν θα επιτευχθεί πριν από την κατασκευή τέτοιων συστημάτων 1.000 φορές μεγαλύτερα στο επίπεδο GW.
Ρύπανση Τροχιάς
Ένας άλλος φόβος είναι η πραγματική αντοχή των ηλιακών πάνελων σε τροχιά. Το διάστημα είναι ένα σκληρό, υψηλής ακτινοβολίας περιβάλλον, και τα πάνελες θα υποφέρουν από φθορά με τον καιρό. Το ίδιο είναι πιθανό να συμβεί και με ηλεκτρονικά компонόντα όπως η κεραία μικροκυμάτων.
Επιπλέον, ο τροχιακός χώρος γίνεται ολοένα και πιο ακατάλληλος. Τα διαστημικά απορρίμματα γίνονται ένα σοβαρό πρόβλημα, και οι σταθμοί σε χαμηλή γήινη τροχιά αυξάνουν εκθετικά τον αριθμό των αντικειμένων γύρω από τον πλανήτη μας.
Οι διαστημικοί σταθμοί ηλιακής ενέργειας θα ήταν αρκετά τετραγωνικά χιλιόμετρα σε επιφάνεια, καθιστώντας τους πιθανό να χτυπηθούν τακτικά από διαστημικά απορρίμματα. Ακόμη και μικρομετεωρίτες θα γίνουν ένα ζήτημα αν δοθεί αρκετή επιφάνεια και χρόνος.
Στην χειρότερη των περιπτώσεων, μια σημαντική πρόσκρουση θα δημιουργήσει περισσότερα απορρίμματα, τα οποία με τη σειρά τους θα δημιουργήσουν περισσότερα απορρίμματα, σε μια καταστροφική κασκάδα που θα καταστρέψει hầu hết των δορυφόρων της Γης. Αυτό είναι ένα φαινόμενο γνωστό ως σύνδρομο Kessler.
Τώρα, το σύνδρομο Kessler θα ήταν αρκετά καταστροφικό, καταστρέφοντας τις τηλεπικοινωνίες, τη διαστημική εικόνα και την επιστήμη, καθώς και τα συστήματα προειδοποίησης πυρηνικών όπλων.
Αλλά αν ένα μεγάλο μέρος της ενέργειας της Γης παρέχεται από διαστημικούς σταθμούς ηλιακής ενέργειας, τέτοιο γεγονός θα ήταν ακόμη πιο καταστροφικό.
Διαρκεια Ζωής Και Ανακύκλωση
Εκτός αν βρίσκονται σε μια πολύ μακρινή τροχιά, μακριά από τη χαμηλή γήινη τροχιά, οι τροχιακοί σταθμοί ηλιακής ενέργειας θα χρειαζόταν να推ονται σε υψηλότερες τροχιές, προς geostationary τροχιές (GEO), αυξάνοντας τα κόστη καθώς απαιτούν περισσότερη εκτοξευτική ικανότητα.
Αυτό θέτει επίσης υπό αμφισβήτηση την ανακύκλωσή τους, καθώς αυτά τα ηλιακά πάνελες θα καταναλώσουν πολλά πολύτιμα και μη ανανεώσιμα πόρους, συμπεριλαμβανομένου του αργύρου.
Έτσι, σε μακροπρόθεσμη βάση, οποιοδήποτε μεγάλο σύστημα ηλιακής ενέργειας θα πρέπει επίσης να εξασφαλίσει την ανακύκλωση των πάνελες αντί να τα καταστρέφει διατηρώντας τα σε τροχιά ή συντρίβοντας τα πίσω στη Γη.
Τέλος, η αποστολή υλικού σε τροχιά είναι πολύ ενεργοβόρα. Έτσι, μόνο οι υψηλής απόδοσης πυραύλοι θα κάνουν τη διαδικασία βιώσιμη, επιτρέποντας στα διαστημικά ηλιακά πάνελες να “αποπληρώνουν” την ενέργεια που χρησιμοποιήθηκε όχι μόνο για την κατασκευή τους αλλά και για την αποστολή τους σε τροχιά.
Απώλειες Ενέργειας
Όπως είπαμε, τα ηλιακά πάνελες στο διάστημα λαμβάνουν πολύ περισσότερη ενέργεια από ότι στο έδαφος. Ωστόσο, πρέπει επίσης να έχουν περισσότερα βήματα από τα συστήματα στο έδαφος πριν τροφοδοτήσουν το δίκτυο:
- Εδαφικός: συλλέξτε ηλιακό φως -> μετατρέψτε DC σε AC -> στείλετε ενέργεια στο δίκτυο.
- Διαστημικός: συλλέξτε ηλιακό φως -> μετατρέψτε σε μικροκύματα -> μετατρέψτε μικροκύματα πίσω σε ηλεκτρική ενέργεια -> μετατρέψτε DC σε AC -> στείλετε ενέργεια στο δίκτυο.
Τα πολλαπλά επιπλέον βήματα που涉ρούν την μετάδοση μικροκυμάτων προκαλούν τεράστιες απώλειες ενέργειας, προσθέτοντας στο μέγιστο 30-40% αποδοτικότητας μετατροπής ηλιακού φωτός σε ενέργεια.
“Το σύστημα που χρησιμοποιήσαμε στη δική μας επίδειξη είχε συνολική αποδοτικότητα περίπου 5%. Αυτό δεν είναι κάτι που θα ήταν λειτουργικά βιώσιμο, ακόμη και αν το ηλιακό φως είναι δωρεάν. Για ένα διαστημικό σύστημα ηλιακής ενέργειας να έχει νόημα, η αποδοτικότητα θα πρέπει να είναι τουλάχιστον 20%.”
Σταθερές Τροχιές Και Ηλιακός Άνεμος
Ένα τελευταίο ερώτημα είναι πώς να διαχειριστούμε την τροχιακή τροχιά των ηλιακών σταθμών.
Το ηλιακό πάνελ θα πρέπει να προσαρμόζει συνεχώς τη θέση του για να λαμβάνει την μέγιστη ηλιακή έκθεση. Τα μικροκύματα θα πρέπει να στρέφονται συνεχώς για να χτυπήσουν τη σωστή περιοχή της επιφάνειας της Γης.
Λόγω του ελαφριού τους βάρους και της μεγιστοποίησης της έκθεσης στο ηλιακό φως, τα ηλιακά πάνελες θα推ονται από ηλιακούς ανέμους και φως. Στην πραγματικότητα, αυτή η πίεση από το φως έχει θεωρηθεί για τη δημιουργία ηλιακών ιστίων για την προώθηση διαστημικών οχημάτων.
Στο контέκστ του ενός διαστημικού σταθμού ηλιακής ενέργειας που πρέπει να παραμείνει σταθερός, αυτό μπορεί να γίνει ένα ζήτημα.
Συνολικές Προοπτικές Διαστημικής Ηλιακής Ενέργειας
Πολύ από το μέλλον της διαστημικής ηλιακής ενέργειας θα εξαρτηθεί από την ανάπτυξη της διαστημικής βιομηχανίας ως σύνολο. Κάποιοι κρίσιμοι παράγοντες θα πρέπει να συνδυαστούν για να συμβεί αυτό:
- Η ανάπτυξη της βιομηχανίας επιτρέπει την κλίμακα και την καινοτομία για να μειώσει τα κόστη εκτόξευσης στα απαιτούμενα επίπεδα.
- Η ανάπτυξη μιας τροχιακής και/ή cisunar βιομηχανικής οικονομίας, τουλάχιστον για τη συντήρηση και ανακύκλωση των δορυφόρων ενέργειας.
- Η σωστή διαχείριση των διαστημικών απορριμμάτων και η διατήρηση της τροχιάς ως μια ουδέτερη και ειρηνική ζώνη.
Εναλλακτική Λύση Για Διαστημική Ηλιακή Ενέργεια
Συνεστραμμένη Ηλιακή και Τροχιακοί Κατοπτρισμοί
Το σύστημα φως -> ενέργεια -> μικροκύματα -> πίσω σε ενέργεια είναι εγγενώς προκαλούμενο από τεράστιες απώλειες, που αντισταθμίζουν εν μέρει την υψηλότερη ηλιακή παραγωγή από το να βρίσκεται στο διάστημα.
Αυτό είναι ένα βασικό κριτικό σημείο αυτής της концепτός, ακόμη και από τον Elon Musk το 2012
“Ας σας πω για ένα από τα αγαπημένα μου κομμάτια: διαστημική ηλιακή ενέργεια. OK, το πιο ηλίθιο πράγμα που υπάρχει.
Και αν κάποιος πρέπει να σκέφτεται, πρέπει να σκέφτεται διαστημική ηλιακή ενέργεια, θα πρέπει να είμαι εγώ. Έχω μια εταιρεία πυραύλων και μια ηλιακή εταιρεία. Θα πρέπει να είμαι πραγματικά σε αυτό, ξέρετε.”
Βέβαια, πολλά έχουν αλλάξει από το 2012. Τα κόστη των ηλιακών πάνελ και τα κόστη εκτόξευσης έχουν καταρρεύσει. Και η ανάγκη για ανανεώσιμη βασική παραγωγή ενέργειας είναι πολύ μεγαλύτερη.
Ωστόσο, μπορεί να υπάρχει μια εναλλακτική λύση: να αντανακλάμε直接 το ηλιακό φως αντί να το πιάσουμε με φωτοβολταϊκά πάνελες. Αυτό θα μπορούσε να επιτευχθεί με την τοποθέτηση ενός γιγαντιαίου κατόπτρου σε τροχιά.
Ένα πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι ξέρουμε πώς να κατασκευάζουμε υπερελαφριά και υπερ-λεπτά κατόπτρα στο διάστημα, χρησιμοποιώντας αλουμίνιο. Όπως το υλικό χρειάζεται μόνο να είναι αντανακλαστικό χωρίς ηλεκτρονικά, μπορεί να είναι πολύ φθηνότερο και ελαφρύτερο ανά τετραγωνικό μέτρο από ένα φωτοβολταϊκό κύτταρο.
Η ιδέα είναι ιδιαίτερα υποστηριζόμενη από Ben Nowack, ιδρυτή της Reflect Orbital, το SOLSPACE του Πανεπιστημίου του Γλασκόβη (με एक χορηγία 2,5 εκατομμυρίων ευρώ από το Ευρωπαϊκό Συμβούλιο Έρευνας), και την ενεργειακή εταιρεία Engie’s Laborelec.
Η ιδέα είναι να τροφοδοτήσουμε σταθμούς ηλιακής ενέργειας στο έδαφος κατά τη νύχτα, στέλνοντας ηλιακό φως προς αυτούς.
Τέτοιο σύστημα δεν θα μπορούσε να διαπεράσει τα νεφά, αλλά θα μπορούσε να είναι μια καλή επιλογή για σταθμούς ηλιακής ενέργειας εγκατεστημένους σε ξηρές ή ερημικές περιοχές.
Πιθανότατα, η концепτός θα μπορούσε επίσης να ενισχύσει “κλασικά” διαστημικά φωτοβολταϊκά συστήματα, φθηνά αυξάνοντας την συνολική ενέργεια που λαμβάνουν πριν τη μετάδοση της στη Γη.
Το 2018, η Κίνα ανακοίνωσε σχέδια για την उपयποίηση ενός τέτοιου συστήματος κατόπτρου για να αντικαταστήσει τα φώτα της νύχτας με το 2022. Αν και αυτό δεν έγινε, θα μπορούσε να είναι ένας δημιουργικός τρόπος για να χρησιμοποιήσουμε διαστημική “ηλιακή” ενέργεια για να μειώσουμε την κατανάλωση ενέργειας μας τη νύχτα, όταν οι ανανεώσιμες πηγές υποπαράγουν.
Διαστημικοί Σταθμοί
Όπως εξηγήθηκε παραπάνω, ένα σημαντικό κόστος στη διαστημική ηλιακή ενέργεια είναι το ζήτημα της αποστολής εκατοντάδων ή χιλιάδων τόνων υλικού σε τροχιά. Μια λύση σε αυτό το πρόβλημα θα ήταν να παράγουμε直接 τα ηλιακά πάνελες (ή κατόπτρα) στο διάστημα, χρησιμοποιώντας πόρους που ήδη υπάρχουν εκεί.
Αυτή η μέθοδος θα αφαιρέσει εντελώς από την εξίσωση το κόστος της ανύψωσης του σταθμού ηλιακής ενέργειας σε τροχιά. Αντίθετα, θα το αντικαταστήσει με το κόστος της αποστολής μόνο του εξοπλισμού που απαιτείται για τη δημιουργία ενός διαστημικού σταθμού ηλιακής ενέργειας (ή κατόπτρου).
Ένας τρόπος για να γίνει αυτό θα ήταν να πιάσουμε αστεροειδείς με τους σωστούς πόρους, να τους εξορύξουμε και να παράγουμε直接 τον σταθμό ηλιακής ενέργειας σε τροχιά.
Κονцепτουαλικά σωστό, αυτό είναι ωστόσο ακόμη πολύ εικασιακό, καθώς δεν έχει γίνει ακόμη αστεροειδής εξόρυξη.
Βάση Σελήνης
Ακόμη και αν οι σταθμοί ηλιακής ενέργειας παράγονται στο διάστημα, τα ζητήματα της ισορροπίας του ηλιακού ανέμου από τα διαστημικά απορρίμματα και της ανακύκλωσης θα παραμείνουν.
Μια εναλλακτική λύση θα ήταν να εγκαταστήσουμε τους σταθμούς ηλιακής ενέργειας στη Σελήνη. Η ενέργεια θα συλλεγόταν από τεράστιους σταθμούς ηλιακής ενέργειας που θα κατασκευάζονταν στη Σελήνη και στη συνέχεια θα μεταφερόταν直接 ή έμμεσα στη Γη. Τα μικροκύματα από τη Σελήνη θα μπορούσαν επίσης να ανακατευθυνθούν από κατόπτρα, καθώς τα μέταλλα αντανακλούν τα μικροκύματα.
Source: Arizona State University
Συγκριτικά με τους σταθμούς LEO και GEO, αυτό παρουσιάζει κάποια πλεονεκτήματα:
- Βαρύτητα: με 1/6 της βαρύτητας της Γης, η Σελήνη μπορεί να είναι πολύ πιο φιλική για την προσαρμογή της διαδικασίας κατασκευής της Γης στο διάστημα από το πλήρως άβαρη περιβάλλον.
- Ιδανικό για ηλιακή: χωρίς ατμόσφαιρα, η επιφάνεια της Σελήνης δεν υποφέρει ποτέ από άνεμο, νεφά, ομίχλη, πάγο, χιόνι, κ.λπ. Έτσι, η παραγωγή ενέργειας θα είναι πολύ αξιόπιστη και προβλέψιμη.
- Ανθρώπινη συντήρηση: οι τροχιακοί σταθμοί θα χρειαζόταν να βασίζονται εξ ολοκλήρου σε ρομπότ για συναρμολόγηση, συντήρηση και ανακύκλωση. Αντίθετα, τα επικείμενα σχέδια για βάσεις Σελήνης από τις ΗΠΑ καθώς και την Κίνα+Ρωσία θα παρείχαν το τοπικό προσωπικό για όταν τα ρομπότ δεν είναι αρκετά.
- Πόροι: Η Σελήνη είναι ένα τεράστιο ουράνιο σώμα, πιθανό να περιέχει πολλά πόρους. Αυτό την κάνει καλύτερη υποψήφια για einen διαστημικό σταθμό από την αδιαμφισβήτητη ιδέα της εξόρυξης αστεροειδών.
Πυρίτιο, αλουμίνιο και σίδηρος μπορούν να εξαχθούν χημικά από το έδαφος της Σελήνης για την κατασκευή φωτοβολταϊκών κυττάρων. Ιχνοστοιχεία μπορούν να φέρουν από τη Γη για δόση φωτοβολταϊκών κυττάρων.
Είναι εκτιμώμενο ότι ένα κιλό υλικού που μεταφέρεται από τη Γη στη Σελήνη θα οδηγήσει στην παράδοση 200 φορές περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια στη Γη από ένα ηλιακό δορυφόρο.
Ωστόσο, η ιδέα έχει κάποια περιορισμοί.
Σημαντικά, η Σελήνη έχει einen 28-ημερή κύκλο ημέρας-νύχτας, αναγκάζοντας τέτοια концепτός να βασίζεται σε μια σειρά σταθμών ηλιακής ενέργειας που θα κατασκευαστούν σε όλη την επιφάνεια της Σελήνης (ή τροχιακά κατόπτρα) για να παράγουν συνεχής έξοδο.
Ηλιούμιο 3, Σύντηξη και Σταθμοί Ηλιακής Ενέργειας Σελήνης
Μια άλλη συζήτηση για τη μελλοντική ενέργεια που εμπλέκει τη Σελήνη είναι η κατάθεση του Ηλίου 3. Το πολύ σπάνιο στοιχείο στη Γη θα μπορούσε θεωρητικά να τροφοδοτήσει μια υπερ-αποτελεσματική μορφή πυρηνικής σύντηξης.
Θεωρητικά, αυτό θα μπορούσε να κάνει την εξερεύνηση και την εξόρυξη του διαστήματος einen κλειδί χαρακτηριστικό της μελλοντικής ενεργειακής μας προσφοράς. Στην πράξη, η σύντηξη είναι ακόμη σε πειραματικό στάδιο.
Παρόμοιες πηγές σπάνιων ισοτόπων του υδρογόνου, του ηλίου και άλλων στοιχείων, για παράδειγμα, στα αέρια γίγαντες του Δία και του Κρόνου, θα μπορούσαν να παίξουν έναν παρόμοιο ρόλο σε μακροπρόθεσμη βάση.
Η Σελήνη θα μπορούσε επίσης να φανταστεί ως ένας χώρος για ένα πιθανότατα επικίνδυνο αλλά πολύ παραγωγικό σύστημα ενέργειας (π.χ. πυρηνικό), αφαιρώντας τις συνέπειες μιας καταστροφικής αποτυχίας από τη Γη. Ωστόσο, οι απώλειες ενέργειας στη μετάδοση τέτοιου είδους πηγής ενέργειας, καθώς και τα κόστη της κατασκευής στο διάστημα, θα μπορούσαν να το κάνουν μη κερδοφόρο.
Εταιρείες Διαστημικής Ηλιακής Ενέργειας
1. Space Solar
Η Space Solar είναι μια βρετανική εταιρεία που επιδιώκει να αναπτύξει einen 2GW διαστημικό σταθμό ηλιακής ενέργειας, CASSIOPeiA. Αυτό θα ήταν ένας από τους μεγαλύτερους κατασκευές που έχουν ποτέ κατασκευαστεί από την ανθρωπότητα, καθιστώντας κάποιους από τους ψηλότερους ουρανοξύστες μικρούς σε σύγκριση.
Source: Space Solar
Το CASSIOPeiA θα περιέχει 60.000 ηλιακά πάνελες, θα ζυγίζει 2.000 τόνους και θα βρίσκεται σε γεωσυγχρονική τροχιά.
Η μετάδοση της ενέργειας θα γίνει χρησιμοποιώντας einen φάση-αλλαγή πίνακα για να στοχεύσει το σήμα ενέργειας. Η σταθμός στο έδαφος θα χρειαζόταν να είναι 5 χιλιόμετρα σε διάμετρο. Η τεχνολογία μετάδοσης ενέργειας έχει ήδη επιδείξει στη Γη, με 30 kW ενέργειας. Αυτό επιτεύχθηκε χάρη σε HARRIER, την πρώτη 360° απευθείας μετάδοση ενέργειας που δεν απαιτεί κανένα κινούμενο μέρος, einen κρίσιμο παράγοντα για υψηλή αξιοπιστία.
Η концепτός του σταθμού ηλιακής ενέργειας θα βασίζεται σε 2 ηλιακούς ανακλαστήρες που θα στέλνουν πίσω το ηλιακό φως στο κεντρικό τμήμα συλλογής.
Source: Space Solar
Το πρόγραμμα αναμένεται να κοστίσει £17B για την πρώτη έκδοση, με ένα κόστος £3,6B για τις επόμενες επαναλήψεις. Αυτό θα το φέρει στο 1/4 του κόστους ενός ισοδύναμου πυρηνικού σταθμού 2GW, μια δίκαιη σύγκριση, λαμβάνοντας υπόψη το προφίλ βασικής ενέργειας του σταθμού.
2. Reflect Orbital
Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η Reflect Orbital δεν επιδιώκει να παράγει ενέργεια σε τροχιά. Αντίθετα, ο στόχος της εταιρείας είναι να “πουλήσει ηλιακό φως μετά το σούρουπο” σε εταιρείες ηλιακής ενέργειας στο έδαφος.
Με τις υψηλότερες τιμές να εμφανίζονται συχνά αμέσως μετά το σούρουπο, όταν οι άνθρωποι είναι πίσω στο σπίτι αλλά οι ανανεώσιμες πηγές είναι εκτός λειτουργίας, αυτό μπορεί να είναι μια καλή στρατηγική. Επιπλέον, το σήμα του δορυφόρου μπορεί να ανακατευθυνθεί εύκολα σε διαφορετικές τοποθεσίες, επιτρέποντας την arbitrage μεταξύ διαφορετικών τιμών μεταξύ χωρών ή αντίθετων καιρικών συνθηκών σε μια περιοχή.
Αυτό την κάνει μια ενδιαφέρουσα εταιρεία για να την ακολουθήσετε, σε περίπτωση που η μετατροπή του ηλιακού φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια, στη συνέχεια σε μικροκύματα και στη συνέχεια πίσω σε ηλεκτρική ενέργεια είναι ένας quá trình που δεν είναι αρκετά αποτελεσματικός για να ανταγωνιστεί την ηλιακή ενέργεια στο έδαφος.
Για τώρα, η εταιρεία αναπτύσσει τους δορυφόρους της και συλλέγει κεφάλαια. Για να βοηθήσει να εξηγήσει καλύτερα την концепτό, επίσης έκανε μια επίδειξη χρησιμοποιώντας einen θερμικό αερόστατο 3 χλμ. υψηλό που έγινε ιδιαίτερα δημοφιλής.
Source: Reflect Orbital
Η εταιρεία σχεδιάζει να δοκιμάσει einen πρωτότυπο μέχρι το 2025. Ο δορυφόρος θα ζυγίζει μόνο 16 κιλά και θα είναι εξοπλισμένος με mylar κατόπτρα 9,9 x 9,9 μέτρα σε μέγεθος, που θα αναπτύσσονται μία φορά σε τροχιά.
Η Reflect Orbital μπορεί να έχει σχέδια που είναι λιγότερο υψηλής τεχνολογίας από einen πλήρη διαστημικό ή σεληνιακό δίκτυο ηλιακής ενέργειας. Αλλά μπορεί να είναι αυτό ένα πλεονέκτημα, καθώς χρησιμοποιεί απλώς γνωστές τεχνολογίες σε einen δημιουργικό τρόπο, που已经 telah mastered για δεκαετίες. Αυτό θα μπορούσε να μειώσει τον κίνδυνο του έργου.
