Avaruuteen perustuva aurinkoenergia (SBSP) on idea, jota on sekä edistetty että sivuutettu sen perustamisesta vuonna 1968 lähtien. SBSP-järjestelmä on pohjimmiltaan satelliitti, joka koostuu aurinkopaneeleista, jotka lähettävät sähköenergiaa avaruudesta Maahan . Se on puhdas energialähde, jolla on valtava kapasiteetti kattaa tulevaisuuden energiantarpeet. Tällä teknologialla on sekä myönteisiä että kielteisiä vaikutuksia, jotka heikentävät sen nykyistä kannattavuutta. Sukelletaanpa siis avaruuteen perustuvan aurinkoenergian etuihin ja haittoihin sekä sen mahdollisiin sovelluksiin.
Avaruuspohjaisen aurinkovoiman plussat ja miinukset
Avaruuteen perustuva aurinkoenergia (SBSP) on prosessi, jossa aurinkoenergiaa kerätään avaruudesta ja lähetetään langattomasti Maahan. Siinä käytetään satelliitteihin asennettuja aurinkopaneeleja, joissa on heijastimet tai puhallettavat peilit, jotka suuntaavat auringonsäteilyn niihin. Tämä energia säteillään sitten Maahan laserin tai mikroaaltojen avulla. Maassa se vastaanotetaan mikroaaltoantennin kautta.
National Space Societyn mukaan SBSP:llä on potentiaalia ylittää kaikki muut uusiutuvat energialähteet yhteensä. Se voi tuottaa suuria määriä energiaa pienimmällä ympäristövaikutuksella.
Ymmärtääksemme paremmin konseptia ja sen mahdollisuuksia täyttää energiatarpeemme, tutustu avaruuteen perustuvan aurinkoenergian eduista ja haitoista yksityiskohtaisesti.
Edut Avaruuteen perustuva aurinkovoima
1. Puhdas energialähde
Avaruuskäyttöön tarkoitettu aurinkoenergia erottuu öljy-, kaasu-, etanoli- ja hiilivoimaloista siinä, ettei se vapauta kasvihuonekaasuja ilmakehään. Toisin kuin hiili- ja ydinvoimalat, avaruuskäyttöön tarkoitettu aurinkoenergia ei vaadi eikä ole riippuvainen rajallisista makean veden varoista.
Avaruusaurinkovoima ei kilpaile muiden energialähteiden, kuten bioetanolin tai biodieselin, kanssa viljelymaasta, joka on vähitellen niukentunut. Lisäksi ei ole riippuvainen maakaasupohjaisista lannoitteista.
2. Helppo kuljetus
Aurinkoenergian hyödyntäminen avaruudesta voi luoda riittävän suuren kysynnän halvan tavan kehittämiseksi kuljettaa tavaroita avaruuteen. Näin tekemällä aurinkokunnan resurssien taloudellinen potentiaali vapautuu.
3. Työllistymismahdollisuudet
Avaruuden aurinkoenergian käyttö voi luoda lisää työpaikkoja ja auttaa ratkaisemaan energiaturvallisuus- ja ilmastonmuutosongelmia hyödyntämällä ilmailu- ja avaruusalan asiantuntemusta.
4. Luotettava
Avaruudessa saatavilla olevan aurinkoenergian määrä on valtava, ja sitä on saatavilla ympäri vuorokauden, mitä ei voida saavuttaa maalla sijaitsevilla aurinko- ja tuulivoimalaitoksilla . Se toimii vaivattomasti ilman, että pilvipeite, päivänvalo tai tuulen nopeus vaikuttavat siihen. Sen käyttö tarkoittaa, että riippuvuus arvaamattomista tai epäystävällisistä maista öljyn toimittajana vähenee tai ei ole lainkaan.
5. Turvallisempi
Avaruudessa tuotettu aurinkoenergia on ydinvoimaloihin verrattuna edullisempi , koska se ei tuota myrkyllistä jätettä, jota on varastoitava ja valvottava turvallisesti satojen vuosien ajan. Se on ympäristölle parempi kuin hiili ja ydinpolttoaineet, koska se ei vaadi haitallista kaivostoimintaa.
6. Rajoittamaton
Tässä tulee seuraava avaruuteen perustuvan aurinkoenergian hyvien ja huonojen puolien listalta. Se voi tehdä maista energiariippumattomia vähentämällä riippuvuutta maapallon energialähteistä ja siten vähentämällä kilpailua rajallisista resursseista.
7. Laaja kattavuus
Avaruudessa sijaitsevan aurinkoenergian hyödyntäminen mahdollistaa energian viennin mihin tahansa paikkaan maailmassa. Tätä energiaa voidaan sitten mukauttaa paikallisten tarpeiden täyttämiseen, kuten metanolin tuotantoon esimerkiksi Intian maaseudulla, jolla ei ole sähköä saatavilla. Yksi sen mahdollisista sovelluksista on meriveden suolanpoisto. Saman kokoinen avaruudessa sijaitseva aurinkovoimala tuottaa 13 kertaa enemmän energiaa kuin vastaavan kokoinen maanpäällinen voimala. Tässä olemme päässeet avaruudessa sijaitsevan aurinkoenergian etujen loppuun, luemmepa haitoista.
Lue myös: Aurinkoenergian varastoinnin plussat ja miinukset
MIINUKSET of Avaruuteen perustuva aurinkovoima
1. Rakentaminen
Yksi avaruudessa toimivien aurinkoenergialla toimivien satelliittien merkittävä haittapuoli on niiden rakentamisen monimutkaisuus , erityisesti suurten rakenteiden omaavien satelliittien kohdalla. Suurten satelliittien rakentamiseen tarvitaan merkittäviä määriä materiaalia avaruuteen laukaistavaksi. Näiden materiaalien kokoaminen, huolto ja vaihtaminen on myös ratkaisevan tärkeää ajan myötä. Se on kallis ja aikaa vievä säännöllinen prosessi, ja niin korkeiden kustannusten vuoksi se vaikuttaa epäkäytännölliseltä.
2. Korkeat kehityskustannukset
Avaruuteen tuotetun aurinkoenergian kehittäminen on kallis prosessi. On tärkeää verrata avaruuteen tuotetun aurinkoenergian kehittämisen kustannuksia niihin kustannuksiin, joita aiheutuisi siitä, jos sitä ei toteutettaisi. Näiden järjestelmien rakentaminen avaruuteen on kallista, koska kaikkien tarvittavien materiaalien kuljettamiseen tarvitaan suuri määrä avaruussukkuloiden laukaisuja.
Alhaisiksi kustannuksiksi: 4,000 4 tonnia (9,000 miljoonaa kiloa) x 36 80,000 dollarin laukaisukustannukset kiloa kohti, sen arvioidaan olevan noin 80 miljardia dollaria. 43,000 3.4 metrisen tonnin (XNUMX miljoonaa kg) x XNUMX XNUMX dollarin laukaisukustannusten arvioidaan olevan noin XNUMX biljoonaa dollaria.
3. Korkea huolto
Aurinkoenergian lähettäminen avaruudesta Maahan on kallista, mutta komponenttien ylläpito avaruudessa on vaikeampaa ja kalliimpaa. Maassa vaurioituneet tai toimintahäiriöiset aurinkopaneelien komponentit vaihdetaan ja asennetaan uudelleen muutamassa tunnissa tai jopa päivässä. Mutta tämä ei ole yhtä helppoa avaruudessa.
Katso myös: Aurinkopaneelien teknisten tietojen ymmärtäminen ja niiden lukeminen
4. Mahdollinen vaara
Avaruudessa olevat aurinkopaneelit kohtaavat monia vaaroja, kuten avaruusromua , asteroideja, pölyä ja voimakasta (suodattamatonta) auringonsäteilyä . Kaikki nämä voivat vahingoittaa avaruudessa sijaitsevan aurinkokunnan eheyttä.
5. Lyhyt käyttöikä
Avaruudessa olevien aurinkopaneelien käyttöikä on lyhyempi ankaran avaruusympäristön vuoksi verrattuna Maan aurinkopaneeleihin. Nämäkin vaativat vaihtamista, mikä puolestaan edellyttää materiaalien laukaisua avaruuteen, mikä johtaa suurempiin kustannuksiin. Tämä on yksi suurimmista haitoista avaruudessa sijaitsevien aurinkoenergian etujen ja haittojen luettelossa.
6. Nopea hajoaminen
Aurinkopaneelien hajoaminen avaruudessa on huomattavasti suurempaa kuin aurinkopaneelien hajoaminen Maan päällä, noin kahdeksan kertaa suurempaa.
7. Hukkaa
Energian kulkeutuminen Maahan voi aiheuttaa riskejä . Siihen liittyy myös merkittävä energiahävikki kuljetusprosessin aikana.
Vaatimukset Space-aurinkovoimalle
Jotta avaruusaurinkoenergiasta tulisi todellisuutta, on välttämätöntä, että tarvittava tekniikka ja infrastruktuuri ovat paikallaan.
1. Helppo ja tehokas voimansiirto
On elintärkeää arvioida tehon siirto satelliiteista maan pinnalle mahdollisimman vähäisin ympäristövaikutuksin.
2. Laajamittainen kiertoradalla rakentaminen ja operaatiot
Aurinkoenergialla toimivat satelliitit vaativat suuren koon kerätäkseen merkittävän määrän energiaa, paljon suuremman kuin kansainvälinen avaruusasema (ISS) , joka on tällä hetkellä suurin koskaan rakennettu avaruusalus. Nämä satelliitit ovat kuitenkin vähemmän monimutkaisia kuin ISS, koska ne koostuvat monista identtisistä osista.
Lue myös: Yhdysvalloissa valmistetut tuuli- ja aurinkokomponentit ovat nyt halvempia kuin tuontituotteet
3. Edulliset ympäristöystävälliset laukaisuajoneuvot
Kertakäyttöisiksi suunnitellut laukaisualukset ovat olleet kalliita, ja usein käytettynä ne voivat osaltaan saastuttaa ilmakehää. Useat yksityiset yritykset työskentelevät kuitenkin parhaillaan kehittääkseen halvempia ja uudelleenkäytettäviä laukaisualuksia ratkaisuksi näihin ongelmiin.
Avaruuspohjaiset aurinkovoimasovellukset
Useiden vuosien jatkuvan tutkimuksen aikana tutkijat uskovat, että SBSP:tä voidaan käyttää useisiin eri käyttötarkoituksiin, mutta pääasiassa sähköntuotantoon ja avaruussovelluksiin.
1. SBSP:n tärkeimpiä sovelluksia ovat avaruusinfrastruktuurin, satelliittien, mönkijöiden ja avaruusalusten voimanlähteenä.
2. Korvataan fossiilisia polttoaineita käyttävät voimalaitokset varaenergianlähteenä aikoina , jolloin tuuli- ja aurinkoenergian tuotanto on vähäistä.
3. Muita mahdollisia sovelluksia ovat makean veden tarjoaminen meriveden suolanpoiston avulla.
4. Airbus haluaa käyttää avaruudessa tuotettua aurinkoenergiaa ilmailun suuren hiilijalanjäljen pienentämiseen. Se ei poista fossiilisten polttoaineiden käyttöä lentokoneissa, mutta se voisi vähentää lentokoneiden päästämien kasvihuonekaasujen määrää. Se voisi mahdollisesti lisätä lentokoneiden toimintasädettä tulevaisuudessa.
5. Sitä voidaan käyttää nestemäisten aineiden valmistukseen , joilla on valtava potentiaali teollisuuskemikaaleina, polttoaineina, rakennusmateriaaleina tai tuotteina, Caltechin Liquid Sunlight Alliancen johtajan mukaan.
Kun olemme oppineet avaruuspohjaisen aurinkovoiman eduista ja haitoista sekä sen sovelluksista, voimme selvittää, mikä on SBSP-järjestelmän tulevaisuus.
Katso myös : Automaattisen katuvalon 5 tärkeintä käyttötarkoitusta
Avaruuspohjaisen aurinkovoimajärjestelmän tulevaisuus
Aurinkoenergian tuottaminen avaruudesta on mahdollinen vaihtoehto, ja jos sitä laajennetaan, se voi tarjota meille runsaan energialähteen. Se on kuitenkin myös uskomattoman haastavaa. Aurinkopaneelien avaruuteen lähettämisen korkeiden kustannusten vähentämiseksi valmistajien on vähennettävä merkittävästi niiden painoa merkittävien edistysaskeleiden avulla. Parannetut ohutkalvoiset aurinkopaneelit saattavat auttaa.
Tiedemiehet ja avaruustutkijat työskentelevät luodakseen ylläpidetyn ja tarkan säteen, joka voi taata tasaisen tehon sekä stabiloivien satelliittien kanssa. Maat ovat jo ryhtyneet toimiin saadakseen tämän tekniikan käyttöön mahdollisimman pian.
1. Kiina
- Laukaisi jo pienen aurinkosatelliitin stratosfääriin vuonna 2021 valjastaakseen avaruuteen perustuvien aurinkovoimajärjestelmien energiaa.
- Se suunnittelee tuottavansa noin 1 megawatin energiaa vuoteen 2030 mennessä ja kehittävänsä vuoteen 2050 mennessä kaupallisesti kannattavan avaruuteen perustuvan aurinkovoimalan.
2. Japani
- Tutkijat ovat onnistuneet siirtämään sähköä langattomasti mikroaaltojen kautta, mikä on suuri edistysaskel.
- SBSP-järjestelmät ovat osa heidän tulevaisuuden avaruustutkimuksen visioita.
3. Yhdysvallat
- 100 miljoonan dollarin kumppanuus Yhdysvaltain ilmavoimien tutkimuslaboratorio ja Northrop Grumman SBSP-teknologian edistämiseksi.
- 17.5 miljoonan dollarin Space Solar Power -aloite kehittää SBSP-teknologiaa ja tuottaa sähköä pienemmillä kustannuksilla.
- Uudelleenkäytettävien laukaisujärjestelmien tutkiminen SBSP:n kokoonpano- ja laukaisukustannusten vähentämiseksi.
- Uusien teknologioiden avulla SPS-ALPHA MARK-II -konsepti on edennyt SBSP-projekteja taloudellisesti toteuttamiskelpoisina.
Uusiutuvilla energialähteillä on potentiaalia tyydyttää maailman energiantarpeet. Yhdysvaltain hallituksen tietojen mukaan koko Yhdysvalloilla olisi riittävästi sähköä vain 22 000 neliökilometrillä aurinkopaneeleja , mikä vastaa Michiganjärven pinta-alaa.
Fossiilisten polttoaineiden saatavuus on rajallista, ja ne ovat alttiita ehtymiselle lähitulevaisuudessa. Tutkimus ja investoinnit tasoittavat tietä SBSP-järjestelmän valoisalle tulevaisuudelle, joka olisi realistinen ja toteuttamiskelpoinen vaihtoehto. Vaikka avaruudessa sijaitsevilla aurinkoenergian eduilla ja haitoista on useita , mahdollisen energiaratkaisun laiminlyönti ei olisi viisas päätös.
