учител по биология 

Космическа енергия. Слънчева енергия от космоса: енергия на бъдещето? Преобразуване на слънчева енергия в електрическа енергия


Къде ще поставим CSE? Най-вероятно на GSO. В други орбити трябва или да инсталирате приемници по цялата планета, или да носите куп батерии със себе си.

Все още няма да фантазираме, но ще се справим с наличните възможности

Ракетата-носител „Ангара“ от космодрума Плесецк ще пренесе 3-4 тона до ГСО. Какво можете да сложите в тях? Много приблизително 100 квадрата слънчеви панели. С постоянен фокус върху Слънцето и ефективност от 20 процента, можете да изцедите 300 вата на квадрат. Да предположим, че се разграждат с 5% годишно (надявам се, че няма да изненада никого, че слънчевите панели в космоса се влошават от радиация, микрометеорити и т.н.).
Нека преброим: (100*300*24*365*20)/2=2,628,000,000 Wh.
За да осъзнаете пълния мащаб на проблема, оставете тези мегавати да стигнат до Земята без загуба. Силата вдъхновява, но какво ще стане, ако не летим никъде. Налични 300 тона керосин. Керосинът е почти бензин. Той прави още едно предположение и взема конвенционален газов генератор (200 kW за 50 литра на час).
200000*300000/50=1 200 000 000 Wh
Какво се случва: източваме бензина от ракетата и вече получаваме половината мощност.
Друга половин ракета е заета от течен кислород. Исках да изчисля охлаждането и втечняването чрез топлинен капацитет, но тогава току-що попаднах на цената в интернет от 8200 рубли за тон течен кислород. Тъй като получаваме практически едно електричество в себестойността (нека е 2 рубли на киловат):
300*8200*1000/2= 1 230 000 000 Wh
Уау, второ полувреме. Вече 0% ефективност. Все още не сме броили ракетата.

Но ние ще измислим един вид изстрелвател на полезен товар в орбита

Тоест по някакъв начин ще информираме панелите с кинетична енергия под формата на 10 km / s:
3000 * 10000 2 / 2 = 150000000000 J = 41 700 000 Wh
Изглежда, че има ефективност от 5000%, но има някои проблеми:
- малко вероятно е да бъде възможно да се хвърли обект достатъчно високо, така че част от масата и енергията трябва да се изразходват за преодоляване на атмосферата;
- всичко, което е изхвърлено от Земята според законите на балистиката на Земята и ще се върне, тоест друга част от масата ще отиде за издигането на перигея.
Нека един тон отиде за термична защита. Нека изчислим промяната на орбитата:
ΔV=корен((3,986ּ10 14 /42000000)(1+2*6000000/(6000000+42000000)))=3441 m/s
Най-добрите двигатели дават импулс от 4500. Вземаме формулата на Циолковски:
M окончателен =2000/exp(4500/3500)=572 кг
И да вземем електрическите ракетни двигатели, инерцията е 10 пъти по-голяма и имаме панели.Да, но с наличната мощност на панелите тягата ще бъде милинютони, а преходът ще отнеме години. И имаме само няколко часа преди кацане.
В резултат: минус двигателя, резервоарите, претоварванията - добре е, ако получим същото количество.

И да вдигнем панелите на асансьора

Идеята като цяло е добра. Ако просто повдигнем товара на височина, тогава разглеждаме промяната в потенциалната енергия:
3000*9,81*36000000/3600 = 294300000 Wh
Как да информирам товара? Опции за предаване на електричество:
- До самия асансьор. Не е трудно да си представим загубите и масата на проводник с дължина 36 000 км. Бих искал сам да построя асансьор.
- С лазер - минус значителна част от масата за трансформацията.
- Доставете определен брой панели по традиционния начин и след това повдигнете останалите на канап безплатно. За мегават мощност са необходими 3 km2 панели. В този случай вдигането на товара ще отнеме две седмици. Тези. за една година ще вдигнем същия мегават.

Други трудности

Свободно опериращи с километри панели и ефективността на получаване на слънчева енергия в космоса, редки автори разказват как ще ориентират панелите към Слънцето. GSO е неподвижен само спрямо Земята. Съответно имаме нужда от механизми, гориво.
Имаме нужда и от преобразуватели, пазители, приемници на Земята. Има ли много потребители на екватора? Линии с високо напрежение през половината от топката. Ако всичко това се умножи по не-100% вероятност за изпълнение на задачата, въпросът е кой изобщо може да го направи?

заключения:

- При съществуващите технологии е неизгодно да се строи космическа слънчева електроцентрала.
- Дори да повдигнете всичко на космически асансьор, докато строителството приключи, ще възникне въпросът как да изхвърлите повредените панели.
- Можете да поставите астероид на Земята и да направите панели от него. Нещо ми подсказва, че докато успеем да направим това, няма да има нужда да предаваме енергия на Земята.

Въпреки това, няма дим без огън. А под привидните мирни намерения могат да се крият съвсем различни.
Например, изграждането на бойна космическа станция е с порядък по-просто и много по-ефективно:
- орбитата може и трябва да бъде избрана по-ниска;
- 100% попадение в приемника е по избор;
- много кратко време от натискане на бутона за стартиране до удряне на целта;
- няма замърсяване на района.

Ето и изводите. Може би изчисленията съдържат грешки. Както обикновено, каня читателите да ги коригират.

  • Фантастични електроцентрали

Не е тайна, че в синхрон с постоянната борба за по-продуктивна, екологична и по-евтина енергия, човечеството все повече се обръща към алтернативни източници на ценна енергия. В много страни доста голям брой жители са определили за себе си необходимостта да използват слънчеви модули за захранване на домовете си с електричество.

Някои от тях стигнаха до това заключение поради трудни изчисления за спестяване на материални ресурси, а някои от тях бяха принудени да предприемат такава отговорна стъпка поради обстоятелства, едно от които е отдалечено географско местоположение, което причинява липса на надеждни комуникации. Но не само на такива труднодостъпни места са необходими слънчеви панели. Има граници, много по-далечни от ръба на земята - това е космосът. Слънчевата батерия в космоса е единственият източник за генериране на необходимото количество електроенергия.

Основи на космическата слънчева енергия

Идеята за използване на слънчеви панели в космоса се появи за първи път преди повече от половин век, по време на първите изстрелвания на изкуствени земни спътници. По това време в СССР професор и специалист в областта на физиката, особено в областта на електричеството, Николай Степанович Лидоренко, обоснова необходимостта от използване на безкрайни енергийни източници на космически кораби. Такава енергия може да бъде само енергията на слънцето, която се произвежда с помощта на соларни модули.

В момента всички космически станции работят само на слънчева енергия.

Самото пространство е чудесен помощник в този въпрос, тъй като слънчевите лъчи, които са толкова необходими за процеса на фотосинтеза в слънчевите модули, са в изобилие в космоса и няма пречки за тяхното потребление.

Недостатъкът на използването на слънчеви панели в околоземна орбита може да бъде ефектът на радиацията върху материала, използван за направата на фотографски плочи. Поради това негативно влияние се променя структурата на слънчевите клетки, което води до намаляване на производството на електроенергия.

Фантастични електроцентрали

В научните лаборатории по цялата земя в момента върви подобна задача – търсенето на безплатно електричество от слънцето. Само че не в мащаба на една къща или град, а в мащаба на цялата планета. Същността на тази работа е да се създадат слънчеви модули с огромни размери и съответно в производството на енергия.

Площта на такива модули е огромна и поставянето им на повърхността на земята ще доведе до много трудности, като например:

  • значителни и свободни площи за монтаж на светлинни приемници,
  • влиянието на метеорологичните условия върху и ефективността на модулите,
  • разходи за поддръжка и почистване на слънчеви панели.

Всички тези негативни аспекти изключват инсталирането на такава монументална структура на земята. Но има изход. Състои се в инсталиране на гигантски соларни модули в околоземна орбита. Когато подобна идея се приложи на практика, човечеството получава източник на слънчева енергия, който винаги е под въздействието на слънчева светлина, никога няма да изисква почистване на снега и най-важното няма да заема използваемо пространство на земята.

Разбира се, този, който първи ще инсталира слънчеви панели за космоса, ще диктува своите условия в световната енергийна индустрия в бъдеще. Не е тайна, че запасите от минерали на нашата земя не просто не са безкрайни, а напротив, всеки ден ни напомня, че скоро човечеството ще трябва да премине насилствено към алтернативни източници. Ето защо разработването на космически соларни модули в околоземна орбита е в списъка на приоритетите за енергетиките и специалистите, проектиращи електроцентрали на бъдещето.

Проблеми с поставянето на слънчеви модули в земната орбита

Трудностите при раждането на такива електроцентрали, не само при инсталирането, доставката и базирането на слънчеви модули в околоземна орбита. Най-големи проблеми причинява пренасянето на електрически ток, генериран от соларни модули, към консуматора, тоест към земята. Разбира се, не можете да опънете проводниците и няма да можете да ги транспортирате в контейнер. Има почти нереалистични технологии за предаване на енергия на разстояния без материални материали. Но подобни технологии предизвикват много противоречиви хипотези в научния свят.

Първо, такава силна радиация ще повлияе негативно на огромна зона на приемане на сигнал, тоест значителна част от нашата планета ще бъде облъчена. И дали с времето ще има много такива космически станции? Това може да доведе до облъчване на цялата повърхност на планетата, което води до непредвидими последици.

Второотрицателна точка може да бъде частичното разрушаване на горните слоеве на атмосферата и озоновия слой, на места, където енергията се прехвърля от електроцентралата към приемника. Последствия от този вид дори дете може да си представи.

В допълнение към всичко, има много нюанси от различно естество, които увеличават отрицателните точки и забавят пускането на такива устройства. Може да има много такива аварийни ситуации, от трудността при ремонт на панели, в случай на непредвидена повреда или сблъсък с космическо тяло, до банален проблем - как да изхвърлите такава необичайна конструкция след края на експлоатационния й живот.

Въпреки всички негативни аспекти, човечеството, както се казва, няма къде да отиде. Слънчевата енергия в момента е единственият източник на енергия, който на теория може да покрие нарастващите нужди на хората от електроенергия. Нито един от съществуващите в момента източници на енергия на земята не може да сравни бъдещите си перспективи с този уникален феномен.

Приблизителен график за изпълнение

Слънчевата космическа електроцентрала отдавна не е теоретичен въпрос. Първото изстрелване на електроцентралата в земна орбита вече е насрочено за 2040 г.Разбира се, това е само пробен модел и е далеч от онези глобални структури, които се планира да бъдат построени в бъдеще. Същността на подобно пускане е да се види на практика как ще работи такава електроцентрала в работни условия. Страната, която е поела толкова трудна мисия, е Япония. Очакваната площ на батерията, теоретично, трябва да бъде около четири квадратни километра.

Ако експериментите покажат, че може да съществува такова нещо като слънчева електроцентрала, тогава основната слънчева енергия ще има ясен път за развитието на подобни изобретения. Ако икономическият аспект, няма да може да спре цялото нещо на ранен етап. Факт е, че според теоретичните изчисления, за да се изведе в орбита пълноценна слънчева електроцентрала, са необходими повече от двеста изстрелвания на товарни ракети-носители. За ваша информация, цената на едно пускане на тежък камион, въз основа на съществуващата статистика, е приблизително 0,5 - 1 милиард долара. Аритметиката е проста и резултатите не са обнадеждаващи.

Получената сума е огромна и ще отиде само за доставката на разглобените елементи в орбита, а също така е необходимо да се сглоби целият дизайнер.

Обобщавайки всичко казано, може да се отбележи, че създаването на космическа слънчева електроцентрала е въпрос на време, но изграждането на такава структура е възможно само за суперсилите, които ще могат да преодолеят цялата тежест на икономическата тежест от изпълнението на процеса.

В космоса няма атмосфера, никога не вали дъжд, а в геостационарни орбити никога не е нощ: това е идеалното място за слънчева електроцентрала, която ще събира енергия 24 часа в денонощието, 365 дни в годината. $CUT$ Чиста енергия отгоре

САЩ, Китай, Индия и Япония вече разработват свои собствени проекти, които ще включват роботизирани масиви от слънчеви панели, които ще изпращат гигантски количества чиста и възобновяема енергия на Земята безжично.

Някои опции включват изпращане на до 1 GW енергия с помощта на лъчи към Земята - достатъчно за захранване на голям град. Според Пол Яфе, космически инженер в лабораторията за военноморски изследвания на САЩ, концепцията е абсолютно здрава от научна гледна точка.

„НАСА и Министерството на енергетиката на САЩ направиха проучване на стойност 20 милиона долара в края на 70-те и проучиха концепцията в детайли“, казва Яфе. „По това време всички стигнаха до заключението, че няма проблеми с физиката, но има въпроси за икономиката.

Основният проблем е цената на редица космически изстрелвания, които са необходими за изграждането на спътник, който предава енергия. Като се има предвид цената на стартиране от 40 000 долара за килограм в някои случаи, крайната цена на първата космическа слънчева електроцентрала може да достигне до 20 милиарда долара.

Частни изпълнители

С навлизането в ерата на частното изследване на космоса, което значително намалява разходите за изстрелване, основната физика казва, че доставянето на полезен товар в космоса остава изключително скъпо.

„Тази тема се преразглежда на всеки 10 години, когато технологията се промени, което означава, че икономическата страна на въпроса също се променя.

Джафе казва, че войната в Близкия изток е дала нов тласък на развитието на космическите слънчеви станции, тъй като научните инженери са изправени пред проблема с доставянето на енергия във враждебни зони. Многобройни и скрити приемници биха могли да улавят космическа енергия и да снабдяват военните, които няма да трябва да теглят опасни и скъпи дизелови генератори през вода или въздух.

„Ако можехте да произвеждате електричество от космоса, със сигурност щяхте да се чудите.

Въпроси за сигурност

Има два начина за доставяне на енергия на Земята: под формата на лазерни лъчи или микровълни.

Опцията за лазерен лъч включва изпращане на малки спътници, предаващи лазер, в космоса и относително ниска цена от 500 милиона до 1 милиард долара. Самосглобяващите се сателити допълнително биха намалили разходите, а лазерите с малък диаметър биха били сравнително лесни за сглобяване на Земята.

Но с мощности от 1 до 10 MW ще са необходими много сателити, за да се осигури достатъчно мощност. Освен това спътниците ще имат проблеми с лазерното предаване по време на облачно или дъждовно време.

Микровълновият вариант позволява безпрепятствено предаване по време на дъжд, сняг или други атмосферни условия и ще може да предава гигавата енергия.

Микровълновата технология, казва Джафе, съществува от десетилетия: още през 1964 г. учените са успели да прехвърлят енергия към хеликоптер с помощта на микровълни. Джафе казва, че с голяма площ на предавателя микровълните ще бъдат толкова разпръснати, че няма да представляват опасност за живота. Но основният им недостатък остава необходимостта от стотици изстрелвания в космоса, което ще направи възможно изграждането на космическа станция. Всичко това се превръща в десетки милиарди долари.

„За съжаление, заслужава да се отбележи, че обществото всъщност не харесва микровълните и лазерите, тъй като микровълните по-често се свързват с кухненските микровълни, а лазерите – с космическите битки в научната фантастика.

енергиен сандвич

Изследването на Jaffe се фокусира върху така наречените "сандвич модули", слънчеви клетки, които превръщат слънчевата светлина в енергия. Едната страна на "сандвича" получава слънчева енергия с помощта на фотоволтаичен панел, електрониката в центъра преобразува тока в радиовълна, а антената от другата страна изпраща лъча към земята.

„Хората вероятно не знаят, че радиовълните могат да предават енергия“, казва Яфе. - Защото сме свикнали да мислим за радиото в контекста на комуникациите, телефоните или телевизиите. Те не смятат, че радиовълните могат да предават енергия."

Въпреки факта, че вече са налични всички технологии за оборудване на космически слънчеви масиви, Jaffe смята, че първата такава станция няма да се появи скоро. Дори въпреки факта, че японците направиха такава станция един от стълбовете на своята космическа програма.

„Без изследователска база, която имаме в Съединените щати, например, изследваща енергията на термоядрения синтез, е малко вероятно да постигнем напредък. Ако японците успеят през следващите пет години, хората може да започнат да говорят защо не правим нищо."

В крайна сметка, казва Джафе, е трудно да се каже дали една идея е жизнеспособна, докато не я опитате.

Енциклопедичен YouTube

    1 / 5

    ✪ Енергия на Вселената. Най-мощните обекти в космоса. Космическо пътуване HD 01.04.2017

    ✪ Космическа енергия - Вадим Зеланд

    ✪ Последните космически стъпки на СССР (RN Energy)

    ✪ Урок 118. Потенциална енергия на гравитационно взаимодействие. Втора космическа скорост

    ✪ Евгений Аверянов - Лош късмет, космическа енергия и генератор за размахване

    Субтитри

Хронология на развитието на космическата енергия

1990 : "Изследователски център на името на М. В. Келдиш" разработи концепцията за енергийно снабдяване на Земята от космоса, използвайки ниски околоземни орбити. „Още през 2020-2030 г. могат да бъдат създадени 10-30 космически електроцентрали, всяка от които ще се състои от десет космически силови модула. Планираният общ капацитет на станциите ще бъде 1,5-4,5 GW, а общият капацитет на консуматора на Земята ще бъде 0,75-2,25 GW. Освен това беше планирано да се увеличи броят на станциите до 800 единици до 2050-2100 г., а крайният капацитет при потребителя до 960 GW. Въпреки това, към днешна дата не е известно дори създаването на работен проект, базиран на тази концепция [ ] ;

2009 : Японската агенция за аерокосмически изследвания обяви планове за изстрелване в орбита на спътник за слънчева енергия, който ще предава енергия на Земята с помощта на микровълни. Те се надяват да изстрелят първия прототип на орбитален спътник до 2030 г.

2009 : Solaren, базиран в Калифорния, САЩ, подписа споразумение с PG&E, че последният ще купува енергията, която Solaren ще произвежда в космоса. Мощността ще бъде 200 MW. Според плана 250 000 домове ще се захранват с тази енергия. Изпълнението на проекта е планирано за 2016 г.

2011 : Обявен проект от няколко японски корпорации, който ще бъде реализиран на базата на 40 спътника с прикачени слънчеви панели. Mitsubishi Corporation трябва да стане флагман на проекта. Предаването към земята ще се извършва с помощта на електромагнитни вълни, приемникът трябва да бъде „огледало“ с диаметър около 3 км, което ще се намира в пустинна област на океана. От 2011 г. се планира да започне проектът през 2012 г

2013 : Основната научна институция на Роскосмос - ЦНИИмаш излезе с инициатива за създаване на руски космически слънчеви електроцентрали (CSPS) с мощност 1-10 GW с безжично предаване на електроенергия до наземни потребители. TsNIIMash обръща внимание на факта, че американски и японски разработчици са избрали пътя на използване на микровълново лъчение, което днес изглежда много по-малко ефективно от лазерното лъчение.

Сателит за производство на електроенергия

История на идеите

Идеята се появява за първи път през 70-те години на миналия век. Появата на подобен проект беше свързана с енергийна криза. В тази връзка правителството на САЩ отпусна 20 милиона долара на космическата агенция НАСА и Boeing за изчисляване на осъществимостта на гигантския проект SPS (Solar Power Satellite).

След всички изчисления се оказа, че такъв спътник ще генерира 5000 мегавата енергия, след като се прехвърли на земята, ще останат 2000 мегавата. За да разберете дали това е много или не, струва си да сравните този капацитет с ВЕЦ Красноярск, чийто капацитет е 6000 мегавата. Но приблизителната цена на такъв проект е 1 трилион долара, което беше причината за закриването на програмата.

технологична схема

Системата предполага наличието на апарат-излъчвател, разположен в геостационарна орбита. Предполага се, че преобразува слънчевата енергия във форма, удобна за предаване (микровълнова, лазерно лъчение), и пренася на повърхността в "концентрирана" форма. В този случай е необходимо да има "приемник" на повърхността, който възприема тази енергия.

Сателитът за събиране на слънчева енергия по същество се състои от три части:

  • средства за събиране на слънчева енергия в космическото пространство, например чрез слънчеви панели или топлинна машина на Стърлинг;
  • средства за предаване на енергия към земята, например чрез микровълнова печка или лазер;
  • средства за получаване на енергия на земята, като например чрез ректени.

Космическият кораб ще бъде в GEO и няма да е необходимо да се поддържа срещу гравитацията. Освен това не се нуждае от защита от земния вятър или времето, но ще се справи с космически опасности като микрометеорити и слънчеви бури.

Актуалност днес

Тъй като повече от 40 години от появата на идеята, слънчевите панели са паднали драстично в цената и са се увеличили в производителността и е станало по-евтино да доставят товари до орбита, през 2007 г. Националното космическо дружество на САЩ представи доклад, който говори за перспективите за развитието на космическата енергия днес.

Системни предимства

  • Висока ефективност поради факта, че няма атмосфера, производството на енергия не зависи от времето и сезона.
  • Почти пълната липса на прекъсвания, тъй като пръстеновидната система от спътници, обграждаща Земята по всяко време, ще има поне един, осветен от Слънцето.

лунен пояс

Проект за космическа енергия, представен от Shimizu през 2010 г. Според плановете на японските инженери това трябва да бъде пояс от слънчеви панели, опънат по целия екватор на Луната (11 хиляди километра) и широк 400 километра.

Слънчеви панели

Тъй като производството и транспортирането на такъв брой слънчеви панели от земята не е възможно, според плана на учените слънчевите клетки ще трябва да се произвеждат директно на Луната. За да направите това, можете да използвате лунната почва, от която можете да направите слънчеви панели.

Пренос на енергия

Енергията от този пояс ще се предава от радиовълни с помощта на огромни 20-километрови антени и ще се приема от ректени тук на Земята. Вторият метод на предаване, който може да се използва, е предаване чрез светлинен лъч с помощта на лазери и приемане от светлинен капан на земята.

Системни предимства

Тъй като на Луната няма атмосфера или време, енергията може да се генерира почти денонощно и с голям коефициент на ефективност.

Дейвид Крисуел предположи, че Луната е оптималното място за слънчеви електроцентрали. Основното предимство на поставянето на слънчеви колектори на Луната е, че повечето от слънчевите масиви могат да бъдат изградени от местни материали, вместо от земни ресурси, което значително намалява масата и следователно разходите в сравнение с други опции за космически слънчеви електроцентрали.

Технологии, използвани в космическата енергетика

Безжично предаване енергия към Земята

Безжичното предаване на енергия беше предложено на ранен етап като средство за предаване на енергия от космическа или лунна станция към Земята. Енергията може да се предава с помощта на лазерно излъчване или микровълни на различни честоти в зависимост от дизайна на системата. Какъв избор е направен, така че предаването на радиация да е нейонизиращо, за да се избегнат възможни смущения в екологията или биологичната система на енергоприемащия регион? Горната граница за честотата на излъчване е зададена така, че енергията на фотон да не предизвиква йонизация на организмите при преминаване през тях. Йонизацията на биологичните материали започва само с ултравиолетово лъчение и в резултат на това се проявява при по-високи честоти, така че голямо количество радиочестоти ще бъдат налични за пренос на енергия.

лазери

Преобразуване на слънчева енергия в електрическа енергия

В космическата енергия (в съществуващите станции и в развитието на космически електроцентрали) единственият начин за ефективно генериране на енергия е използването на фотоволтаични клетки. Фотоклетката е електронно устройство, което преобразува фотонната енергия в електрическа енергия. Първата фотоклетка, базирана на външния фотоелектричен ефект, е създадена от Александър Столетов в края на 19 век. От енергийна гледна точка най-ефективните устройства за преобразуване на слънчева енергия в електрическа енергия са полупроводниковите фотоволтаични преобразуватели (PVC), тъй като това е директен, едностепенен пренос на енергия. Ефективността на търговските слънчеви клетки е средно 16%, за най-добрите проби до 25%. В лабораторни условия вече е постигната ефективност от 43%.

Получаване на енергия от микровълни, излъчвани от спътника

Също така е важно да се подчертаят начините за получаване на енергия. Едно от тях е получаване на енергия с помощта на ректени. Rectenna (изправителна антена) - устройство, което е нелинейна антена, предназначена да преобразува енергията на полето на падащата върху него вълна в енергия на постоянен ток. Най-простият вариант на дизайн може да бъде полувълнов вибратор, между чиито рамена е инсталирано устройство с еднопосочна проводимост (например диод). В тази версия на дизайна антената е комбинирана с детектор, на изхода на който, при наличие на падаща вълна, се появява ЕМП. За да се увеличи печалбата, такива устройства могат да бъдат комбинирани в многоелементни масиви.

Предимства и недостатъци

Космическата слънчева енергия е енергия, която се получава извън земната атмосфера. При липса на газово замърсяване на атмосферата или облаците, около 35% от енергията, която влиза в атмосферата, пада върху Земята. Освен това, като изберете правилната орбитална траектория, можете да получите енергия около 96% от времето. Така фотоволтаичните панели в геостационарната орбита на Земята (на височина 36 000 км) ще получават средно осем пъти повече светлина от панелите на земната повърхност и дори повече, когато космическият кораб е по-близо до Слънцето, отколкото до Земята. Допълнително предимство е фактът, че в космоса няма проблем с теглото или корозия на металите поради липсата на атмосфера.

От друга страна, основният недостатък на космическата енергия и до днес е нейната висока цена. Средствата, изразходвани за извеждане в орбита на система с обща маса от 3 милиона тона, ще се изплатят само в рамките на 20 години и това е, ако вземем предвид единичната цена за доставка на стоки от Земята до работна орбита от 100 $ / килограма. Сегашните разходи за извеждане на товари в орбита са много по-високи.

Вторият проблем при създаването на IPS са големите загуби на енергия при предаване. При пренасяне на енергия към земната повърхност ще бъдат загубени поне 40-50%.

Основни технологични проблеми

Според американско проучване от 2008 г. има пет основни технологични предизвикателства, които науката трябва да преодолее, за да направи космическата енергия лесно достъпна:

  • Фотоволтаичните и електронните компоненти трябва да работят с висока ефективност при високи температури.
  • Безжичното предаване на енергия трябва да бъде точно и сигурно.
  • Космическите електроцентрали трябва да бъдат евтини за производство.
  • Космически ракети-носители с ниска цена.
  • Поддържане на постоянна позиция на станцията над енергийния приемник: слънчевата светлина под налягане ще отдалечи станцията от желаната позиция, а налягането-електромагнитното излъчване, насочено към Земята, ще отдалечи станцията от Земята.

Други начини за използване на космическата енергия

Използването на електричество при космически полети

В допълнение към излъчването на енергия към Земята, ECO сателитите могат също да захранват междупланетни станции и космически телескопи. Може да бъде и безопасна алтернатива на ядрените реактори на кораб, който ще лети до червената планета. Друг сектор, от който може да се възползва


История на идеята: Идеята първоначално се появява през 70-те години на миналия век. Появата на подобен проект беше свързана с енергийна криза. В тази връзка правителството на САЩ отпусна 20 милиона долара на космическата агенция НАСА и Boeing за изчисляване на осъществимостта на гигантския проект SPS (Solar Power Satellite). След всички изчисления се оказа, че такъв спътник ще генерира 5000 мегавата енергия, след като се прехвърли на земята, ще останат 2000 мегавата. За да разберете дали това е много или не, струва си да сравните този капацитет с водноелектрическата централа в Красноярск, чийто капацитет е 6000 мегавата. Но приблизителната цена на такъв проект е 1 трилион долара, което беше причината за закриването на програмата.


Структура на устройството: Сателитът за събиране на слънчева енергия по същество се състои от три части: средство за събиране на слънчева енергия в космическото пространство, например чрез слънчеви панели или топлинен двигател на Стърлинг. средства за предаване на енергия към земята, например чрез микровълнова печка или лазер. средства за получаване на енергия на земята, например чрез антени. Космическият кораб ще бъде в GEO и няма да е необходимо да се поддържа срещу гравитацията. Освен това не се нуждае от защита от земния вятър или времето, но ще се справи с космически опасности като микрометеорити и слънчеви бури.


Предимства и недостатъци на слънчевата енергия на Земята спрямо космическата слънчева енергия: Космическата слънчева енергия е енергия, която се получава извън земната атмосфера. При липса на газово замърсяване на атмосферата или облаците, около 35% от енергията, която влиза в атмосферата, пада върху Земята. Освен това, като изберете правилната орбитална траектория, можете да получите енергия около 96% от времето. Така фотоволтаичните панели в геостационарна земна орбита (на височина от км) ще получават средно осем пъти повече светлина от панелите на земната повърхност и дори повече, когато космическият кораб е по-близо до Слънцето, отколкото до Земята. Допълнително предимство е фактът, че в космоса няма проблем с теглото или корозия на металите поради липсата на атмосфера. От друга страна, основният недостатък на космическата енергия и до днес е нейната висока цена. Друг недостатък е фактът, че ще има загуба от поне 40-50% при пренос на енергия към земната повърхност.


Основни технологични предизвикателства: Според проучване в САЩ от 2008 г. има четири основни технологични предизвикателства, които науката трябва да преодолее, за да може космическата енергия да бъде лесно достъпна: Фотоволтаичните и електронните компоненти трябва да работят с висока ефективност при високи температури. Безжичното предаване на енергия трябва да бъде точно и сигурно. Космическите електроцентрали не трябва да бъдат скъпи за производство. Космически ракети-носители с ниска цена. Поддържане на постоянно положение на станцията над енергийния приемник: в края на краищата енергията на сблъсъка с частиците на Слънцето ще отдалечи станцията от желаната позиция, а енергията, предадена на Земята, ще отдалечи станцията от Земята