Будущее космической энергетики — солнечные электростанции

Декабрь 08, 2015 / Ольга Шейдина, Редактор

Жители планеты Земля каждый день встречают восход Солнца, не задумываясь, каким счастьем они одарены. Его колоссальной энергии хватит, чтобы обеспечить не только теплом, но и электричеством всех потребителей. Осталось дело за малым - создать солнечные электростанции вокруг Земли. Ведь наша звезда в околоземном пространстве светит круглосуточно, а плотность не рассеянной атмосферой энергии в 15 раз больше. Единственная проблема – как доставить электроэнергию с орбиты на поверхность планеты?

Будущее космической энергетики — солнечные электростанции

Мысль о выведении на орбиту энергогенерирующих мощностей не нова. Впервые ее опубликовал в прессе российский ученый П.А.Варваров. Поддержал его мнение американский коллега П.Е. Гпейзер. В результате сформировалась концепция, имеющая свои преимущества и недостатки.

Для начала необходимо разработать надежные конструкции, доставить их на орбиту и развернуть там. Эффективность и рентабельность функционирования солнечных компонентов будет обеспечена в том случае, если площадь преобразователей тепла в электричество составит 100 кв. км и больше. Но, чтобы вывести тысячи тонн элементной базы электростанции, необходимо столько же рейсов "Протонов", "Шатлов" и других кораблей. Сегодня это просто нереально. Тем более, американские челноки не оправдали своих надежд и прекратили свою деятельность.

Другая проблема - каким образом посылать электрическую энергию на Землю? Еще в 1965 году попытались передать порцию электричества с одной вершины горы на соседнюю. Ее хватило на питание гирлянды лампочек. Лишь к концу XXI века возможно удастся транспортировка около 100 Тэтра Ватт, что сравнимо с мощностью Ниагарского водопада. Технологические возможности меняются слишком быстро. Но скорость таких преобразований все-таки недостаточна для оптимистичного будущего орбитальных электростанций.

После успешных американских пилотируемых и беспилотных советских вояжей на Луну, когда те и другие доставили образцы лунного камня, возникла альтернатива околоземным генераторам. Ученые задумались над темой систем электроснабжения, расположенных на поверхности естественного сателлита. Дело в том, что грунт нашего спутника – хороший строительный материал, и может стать источником энергии для космических барж.

Принимая во внимание все изложенные факты, специалисты рассматривают три варианта, когда солнечные электростанции будут снабжать Землю из космического пространства. Один из них рассчитан на строительство нескольких сотен солнечных энергопредприятий мощностью до 10 тыс.МВт на геостационарной орбите. На Луне устанавливается горное оборудование для разработки породы. Там же производятся элементные составляющие станций и доставляются на орбиту с помощью кораблей, двигатели которых используют топлива на основе лунной почвы. Масса селеновых аппаратов окажется в десятки раз меньше, что понадобилось бы для выполнения такого же объема работ наземных аналогов.

Другой вариант предполагает строительство крупных СВЧ-систем с фотоэлектрическими трансформаторами. Если мощность станции составит 1 ГВт, то размеры излучающих комплексов достигнут 100 км. На орбите Селены будут расположены отражатели солнечной энергии, а на околоземной – СВЧ-отражатели, которые ретранслируют энергию на Землю. Развертывание станций обшей мощностью до 10 ТВт затянется на срок 30 лет. За это время необходимо переработать до 300 млн. тонн лунной породы и построить до 200 млн. тонн сооружений на орбитах Земли и Луны.

Третий вариант рассчитан на промышленную разработку изотопа гелия, который будет переправляться на Землю для использования в термоядерных реакторах или использоваться на лунных станциях. В этих случаях производство гелия сопровождается попутной выработкой ценного сырья в виде водорода, метана, азота и других необходимых элементов.

Основные вехи в развитии космической энергоиндустрии

Ход освоения ближайшего космоса в энергетических целях рассчитан на несколько этапов. С 2000 по 2015 год предстоит закончить теоретические исследования по энергетическому снабжению некоторых районов планеты из космоса и просчитать возможность пилотируемых полетов на Луну с целью обустройства поселения из 10 человек. На земной низкой орбите создать солнечные электростанции мощностью до 1 МВт. Такие системы выводятся в космос при помощи ракет-носителей типа "Энергия". Две подобные электростанции обеспечат светом несколько поселений в районах Крайнего Севера, Сибири. Они могут заменить современные изотопные радиомаяки, метеостанции. Энергия должна накапливаться в аккумуляторных батареях и передаваться через СВЧ-устройства на Землю.

С 2015 по 2030 года осуществиться проект ночного освещения заселенной поверхности планеты, подача электроэнергии в районы стихийных бедствий и на транспортные средства. После 2030 года намечается улучшение лунной инфраструктуры системы энергоснабжения и полное удовлетворение в энергии планетарного масштаба.

Возможные последствия развития космической энергетики

Все проекты, рассматривающие космическую альтернативу земной энергетики, затрагивают проблему безопасности для природы и человека. Передача энергии сегодня возможна с помощью СВЧ-волн и лазеров.

Первые гораздо эффективнее. Их КПД больше и они проще, чем лазерные системы. Но СВЧ-пучок создает в атмосфере ионизированный канал, опасный для всего живого, в отличие от светового луча лазера. Ученые надеются, что со временем будут найдены механизмы по нейтрализации вредного воздействия высокоэнергетических излучателей и даже они принесут пользу в виде уничтожения опасных фреонов, являющихся одной из причин «парникового» эффекта и других негативных явлений.

Солнечные электростанции значительно снизят экологическую нагрузку, возникающую в результате работы атомных, тепловых и гидроэлектростанций.

Это интересно ...

Последние новости и статьи:



Оставить комментарий