Słoneczna alternatywa dla węgla i ropy

Obserwując codziennie Słońce – naturalny i praktycznie niewyczerpywalny reaktor termojądrowy – pomysł wykorzystywania jego energii efektywniej, niż obecnie, wydaje się naprawdę genialny.

Na Ziemi budowane są elektrownie słoneczne o dużej powierzchni, żeby czerpać energię, której część rozpraszana jest w atmosferze. Moce takich obiektów są uzależnione od pogody, pory roku i dnia. W kosmosie nie ma tymczasem podobnych problemów.

Elektrownię najlepiej rozmieścić na orbicie geostacjonarnej na wysokości 35,7 tys. km nad powierzchnią Ziemi. Tam, nad równikiem, światła słonecznego będzie zawsze pod dostatkiem.

Trzy problemy

Naukowcy i inżynierowie muszą jednak rozwiązać trzy skomplikowane problemy. Pierwszy z nich – jak zainstalować na orbicie obiekt zbudowany z dużych ogniw fotowoltaicznych.

Specjaliści z Kalifornijskiego Instytutu Techniczny (Caltech) proponują montować płaskie moduły o rozmiarach 60 na 60 metrów każdy. Wówczas cała konstrukcja będzie mieć 3 na 3 km.

Moduły wykonane są z ultralekkich membranopodobnych fotoogniw, których warstwy konwertują energię słoneczną w mikrofale o częstotliwości 10 GHz.

Drugi problem – przekazywanie energii na Ziemię. Wśród rozważanych możliwych rozwiązań podaje się między innymi przesył energii za pomocą mikrofal lub promieni lasera.

Ogniwa fotowoltaiczne zmieniają światło w prąd. Jeśli wykorzysta się je na stacji orbitalnej, trzeba będzie konwertować prąd w mikrofale albo fale optyczne, żeby zrealizować bezprzewodowy przesył energii w próżni i atmosferze.

Potężny laser orbitalny ma być skierowany na „rectennę” – antenę, zmieniającą promieniowanie mikrofalowe w prąd, który trafi później do sieci. Należy również zastanowić się nad tym, jak skupić i utrzymać wiązkę na tak dużej odległości oraz jak obniżyć straty energii w atmosferze podczas jej jonizacji.

Oprócz tego trzeba będzie zapewnić bezpieczeństwo przekazania energii. Chodzi o to, że wiązka mikrofal jest groźną bronią, która może powodować duże zniszczenia i ofiary na Ziemi. Aby dotarły do anteny odbiorczej, trzeba albo zwiększyć jej rozmiary do kilku kilometrów, albo opracować system wysokoprecyzyjnego naprowadzenia.

Azjatycki eksperyment

W Chinach od dawna prowadzone są prace nad kosmiczną elektrownią słoneczną, ponieważ kraj ma problemy energetyczne. Dwadzieścia lat temu naukowcy sądzili, że projekt uda się zrealizować na początku stulecia, a po kilkudziesięciu latach można będzie przystąpić do montażu podobnej farmy fotowoltaicznej na Księżycu. Jako pierwszy krok rozpatrywano elektrownie pod postacią satelitów orbitalnych.

Jak przekazują chińskie media, w dzielnicy Bishan miasta Chongqing rozpoczyna się początkowy etap testów technologii takiej kosmicznej elektrowni. Naukowcy spróbują zmienić energię elektryczną w mikrofale i skierować je na Ziemię z platformy ustanowionej na wysokości ok. 300 metrów.

W latach 2021-2025 planowana jest budowa niewielkiej orbitalnej elektrowni słonecznej, a później już dużego podobnego obiektu. Każdy metr kwadratowy będzie generować 10-14 kW energii elektrycznej. Dla porównania: baterie słoneczne na północnym zachodzie Chin produkują 0,4 kW na 1 metr kwadratowy.

Leave a Reply

Twój adres email nie zostanie opublikowany.