Avaruuspohjainen aurinkovoima (SBSP) on ajatus, jota on vaihtoehtoisesti edistetty ja jätetty huomiotta sen perustamisesta vuonna 1968 lähtien. SBSP-järjestelmä on pohjimmiltaan satelliitti, joka koostuu aurinkopaneelit, jotka välittävät sähköä avaruudesta Maahan. Se on puhdas energialähde, jolla on valtava kapasiteetti tulevaisuuden energiatarpeiden tyydyttämiseen. Tällä tekniikalla on sekä myönteisiä että kielteisiä vaikutuksia, jotka heikentävät niiden nykyistä kannattavuutta. Sukeltakaamme siis ja löydämme avaruuteen perustuvan aurinkovoiman edut ja haitat sekä sen mahdolliset sovellukset.
Avaruuspohjaisen aurinkovoiman plussat ja miinukset
Avaruuspohjainen aurinkovoima (SBSP) on prosessi aurinkoenergian keräämiseksi ulkoavaruudessa ja lähettää sen langattomasti Maahan. Se käyttää satelliitteihin asennettuja aurinkopaneeleja, joissa on heijastimet tai puhallettavat peilit, jotka ohjaavat auringon säteilyä niihin. Tämä voima säteilee sitten kohti Maata laserin tai mikroaaltouunin kautta. Täällä se vastaanotetaan rectennan (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
Avaruusaurinkovoimaa erottuu öljy-, kaasu-, etanoli- ja hiilivoimaloista sellaisenaan ei vapauta kasvihuonekaasuja ilmakehään. Toisin kuin hiili- ja ydinvoimalat, avaruusaurinkovoima ei vaadi rajallisia makean veden resursseja tai luota niihin.
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 käyttö avaruudesta voi luoda riittävän suuri kysyntä kehittää halpa tapa kuljettaa tavaroita avaruuteen. Näin aurinkokunnan resurssien taloudellinen potentiaali vapautuu.
3. Työllistymismahdollisuudet
Avaruuden aurinkoenergian käyttö voi luoda lisää työpaikkojaja auttaa ratkaisemaan energiavarmuuteen ja ilmastonmuutokseen liittyviä ongelmia hyödyntämällä ilmailualan asiantuntemusta.
4. Luotettava
Avaruudessa käytettävissä olevan aurinkoenergian määrä on valtava, ja se on käytettävissä ympäri vuorokauden, mitä ei voida saavuttaa maalla sijaitsevilla aurinko- ja tuulivoimalaitokset. Se toimii vaivattomasti ilman, että pilvipeitto, päivänvalo tai tuulen nopeus vaikuta siihen. Sen käyttö tarkoittaa vähennettyä tai ei ole riippuvainen arvaamattomista tai epäystävällisistä maista öljyn hankinnassa.
5. Turvallisempi
Avaruus aurinkovoima on ydinvoimaloihin verrattuna koska se ei tuota myrkyllistä jätettä, joka on varastoitava ja valvottava turvallisesti satojen vuosien ajan. Se on ympäristölle parempi kuin hiili ja ydinpolttoaineet, koska se ei vaadi haitallista louhintaa.
6. Rajoittamaton
Tässä tulee seuraava hyöty avaruuspohjaisen aurinkovoiman eduista ja haitoista. Se voi tehdä maita energian suhteen riippumaton vähentämällä riippuvuutta maanpäällisistä energialähteistä ja siten vähentämällä kilpailua rajallisista resursseista.
7. Laaja kattavuus
Avaruudessa sijaitsevan aurinkosähkön käyttö mahdollistaa mm mahdollisuus viedä energiaa mihin tahansa paikkaan ympäri maailmaa. Tätä energiaa voidaan sitten mukauttaa vastaamaan paikallisia vaatimuksia, kuten metanolin tuotantoa alueilla, kuten Intian maaseudulla, joilla ei ole sähköä. Yksi sen mahdollisista sovelluksista on suolanpoisto merivedestä. Avaruudessa sijaitseva samankokoinen aurinkovoimala tuottaa 13 kertaa enemmän energiaa kuin samankokoinen maalla oleva laitos. Tällä päästään avaruuteen perustuvien aurinkosähkön etujen päähän, luetaanpa haitoista.
Lue myös: Aurinkoakkujen varastoinnin edut ja haitat
MIINUKSET of Avaruuteen perustuva aurinkovoima
1. Rakentaminen
Yksi avaruudessa sijaitsevien aurinkoenergiasatelliittien suuri haitta on niiden rakentamiseen liittyvä monimutkaisuus, varsinkin kun on kyse satelliiteista, joissa on suuria rakenteita. Suurten satelliittien rakentamiseksi tarvitaan huomattavia määriä materiaalia laukaisua avaruuteen. Näiden materiaalien kokoaminen, huolto ja vaihtaminen on myös ratkaisevan tärkeää ajan mittaan. Se on kallis ja aikaa vievä jaksollinen prosessi, ja niin korkeilla kustannuksilla se näyttää epäkäytännölliseltä.
2. Korkeat kehityskustannukset
Kehitetään avaruus aurinkoenergiaa kallis prosessi. On välttämätöntä verrata avaruusaurinkovoiman kehittämisen kustannuksia sen harjoittamatta jättämisen kustannuksiin. Näiden järjestelmien rakentaminen avaruudessa on kallista, koska suuri määrä avaruussukkuloiden laukaisuja tarvitaan kaikkien tarvittavien materiaalien kuljettamiseksi.
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
Aurinkosähkön lähettäminen avaruudesta Maahan on kallista, mutta se on enemmän komponenttien ylläpitäminen avaruudessa on vaikeaa ja kallista. Maapallolla kuluneet tai vialliset aurinkopaneelikomponentit vaihdetaan ja asennetaan uudelleen muutamassa tunnissa tai 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, mukaan lukien avaruus roskia, asteroideja, pölyä ja voimakasta (suodattamatonta) säteilyä auringosta. Kaikki nämä voivat vahingoittaa avaruudessa sijaitsevan aurinkokunnan eheyttä.
5. Lyhyt käyttöikä
Avaruudessa olevilla aurinkopaneeleilla on lyhyempi käyttöikä ankaran avaruusympäristön vuoksi verrattuna maapallon aurinkopaneeleihin. Tämä vaatii jälleen vaihdon, mikä edellyttää materiaalien laukaisua avaruuteen, mikä lisää kustannuksia. Tämä on yksi suurimmista haitoista avaruuspohjaisen aurinkovoiman etujen ja haittojen luettelossa.
6. Nopea hajoaminen
aurinkopaneelien hajoaminen avaruudessa on huomattavasti korkeampi kuin aurinkopaneelien hajoaminen maan päällä, noin kahdeksan kertaa korkeampi.
7. Hukkaa
Energian kuljetus Maahan voi aiheuttaa riskejä. Se sisältää myös merkittävän energiahäviön 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
Aurinkovoimasatelliitit vaativat suuren koon kerätäkseen huomattavan määrän energiaa, paljon suurempi 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 nyt halvempia kuin tuonti
3. Edulliset ympäristöystävälliset laukaisuajoneuvot
Kertakäyttöön tarkoitetut laukaisuajoneuvot ovat olleet kalliita, ja usein käytettyinä ne voivat lisätä ilmakehän saastumista. Useita yksityisiä yrityksiä on kuitenkin tällä hetkellä työskentelee halvempien ja uudelleenkäytettävien kantorakettien kehittämiseksi ratkaisuna 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 tärkeimmät sovellukset ovat tehoavaruusinfrastruktuuri, satelliitit, roverit ja avaruusajoneuvot.
2. Vaihda fossiilinen polttoaine voimalaitokset kuten a varaenergian lähde aikana, jolloin tuulen ja auringon tuotanto on vähäistä.
3. Muita mahdollisia sovelluksia ovat mm makean veden tarjoaminen meriveden suolanpoistoprosessin kautta.
4. Airbus haluaa käyttää avaruudessa tuotettua aurinkoenergiaa auttaa vähentämään ilmailun suurta hiilijalanjälkeä. Se ei poista fossiilisten polttoaineiden käyttöä lentokoneissa, mutta se voi vähentää lentokoneiden vapauttamien kasvihuonekaasujen määrää. Se voi mahdollisesti lisätä lentokoneiden kantamaa tulevaisuudessa.
5. Sitä voidaan käyttää tuottaa nestemäisiä aineita Caltechin Liquid Sunlight Alliancen johtajan mukaan niillä on valtava potentiaali teollisuuskemikaaleina, polttoaineina, rakennusmateriaaleina tai tuotteina.
Kun olemme oppineet avaruuspohjaisen aurinkovoiman eduista ja haitoista sekä sen sovelluksista, voimme selvittää, mikä on SBSP-järjestelmän tulevaisuus.
Katso myös: 5 automaattisen katuvalon pääkäyttötapaa
Avaruuspohjaisen aurinkovoimajärjestelmän tulevaisuus
Aurinkovoima avaruudesta on toteuttamiskelpoinen 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 painoaan merkittävästi suurten edistysaskeleiden avulla. Parannetut ohutkalvoaurinkopaneelit voivat 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 täyttää maailman energiantarpeet maan päällä. Kanssa vain 22,000 XNUMX neliökilometriä aurinkopaneeleja, joka vastaa Michigan-järven pinta-alaa, koko Yhdysvalloissa riittäisi sähköä Yhdysvaltain hallituksen tietojen mukaan.
Fossiilisten polttoaineiden saatavuus on rajallista, ja ne ovat alttiina ehtymään jossain vaiheessa lähitulevaisuudessa. Tutkimus ja investoinnit luovat tietä valoisalle tulevaisuudelle SBSP-järjestelmälle, joka olisi realistinen ja toteuttamiskelpoinen vaihtoehto. Vaikka niitä on useita avaruuspohjaisen aurinkoenergian plussat ja miinukset, silti mahdollisen energiaratkaisun laiminlyöminen ei olisi viisas päätös.
Suositus: Kuinka käsitellä Gexan sähkökatkoksia
