Хората са на път да започнат да събират слънчева енергия от космоса

Изследователи от Калифорнийския технологичен институт влязоха в историята на възобновяемата енергия, като изпратиха слънчеви панели в космоса за събиране на слънчева енергия от орбита, съобщи Newsweek на уебсайта си на 5 януари.

На 3 януари изследователи от Caltech успешно изстреляха космическия демонстратор на слънчева енергия (SSPD). Това е прототип на космически кораб, който събира слънчева енергия независимо от атмосферата и дневния цикъл. Космическият кораб ще използва безжично предаване, за да изпраща слънчева енергия обратно на Земята.

Слънчевите панели на Земята използват фотоволтаичния ефект, за да преобразуват слънчевата светлина директно в електричество. При това фотоните удрят силиконова фотоволтаична клетка, причинявайки избиване на електрони от атомите, като по този начин се генерира електрически ток. Енергията може да се събира и от слънчева светлина с помощта на технология за концентрирана слънчева топлина (CSP), която използва огледала или лещи, за да събира слънчева светлина и да й позволява да бъде преобразувана в топлина, като в крайна сметка произвежда пара с висока температура, която се преобразува в електричество чрез турбинни генератори.

През 2021 г. слънчевата енергия ще представлява 4 процента от световното производство на електроенергия.

Въпреки това, основен недостатък на слънчевата енергия на Земята е, че тя може да събира енергия само през деня и ефективността на производството на електроенергия се влияе от сезоните и облачната покривка. Тези проблеми могат да бъдат избегнати в космоса.

SSPD се състои от три компонента, всеки от които ще бъде обект на отделен експеримент. Първият експеримент е Deployable In-Orbit Ultralight Composite Experiment (DOLCE), който ще тества разгръщането на модулен космически кораб, квадратна структура от 6 фута (1,83 м), която ще тества механизмите, необходими за евентуално освобождаване на клъстер от един километър клас космически кораб. Вторият експеримент е ALBA, който ще тества кои от 32 различни вида фотоволтаични клетки са най-ефективни в космоса. Последният експеримент е експериментът с микровълнова решетка за пренос на енергия в ниска орбита (MAPLE), който ще тества използването на микровълни за пренос на енергия.

Има обаче редица важни етапи, които трябва да преминете, за да стартирате и заработите тази нововъзникваща технология.

Кевин Тренбърт, учен по климата и изтъкнат учен в Националния център за атмосферни изследвания, каза пред репортери: „Най-голямото предизвикателство според мен е да се предаде слънчева енергия обратно на Земята без огромни загуби или други проблеми през това време (като например слънчева светлинна колона, падаща извън предназначената за нея зона)."

Това не би трябвало да е проблем в космоса, където няма въздух", каза той. Но разсейването може да се случи винаги, когато е засегнато от атмосферни атоми (заредени атоми в йоносферата) и молекули."

Тренбърт казва, че най-сериозните проблеми вероятно ще бъдат причинени от водна пара, която абсорбира слънчевата светлина и произвежда малко локализирана топлина. Това отслабва трансфера на енергия и неговата ефективност.

Някои райони на Земята, като субтропиците, имат по-малко водни пари и биха могли да осигурят някакъв вид прозорец", казва той. Но не знам как да насоча и да използвам ефективно тези прозорци на въртяща се Земя. Сега, този проблем може да бъде избегнат до известна степен чрез преобразуване на слънчевата енергия в микровълнова енергия, която може да се предава през атмосферата относително лесно, освен ако не е засегната от дъждовни капки или частици.На Земята микровълновите кули се използват за излъчване на енергия в диапазон от около 10 мили (около 16 километра), а не стотици мили."

Той каза: "Голям проблем е, че слънчевата енергия се разпространява във всички посоки, вместо да се събира. По-добро агрегиране може да се постигне с помощта на огромни антени, но дори това ще изисква огромни приемници."

Дори ако се установи, че тази технология работи, някои не смятат, че ще бъде приета.

Томас Уайт, учен по соларни клетки и доцент в университета в Сидни в Австралия, каза пред репортери: „Трудно ми е да си представя как този подход би могъл да се конкурира с фотоволтаичната енергия на планетата, дори когато се вземат предвид разходите за съхранение осигурете 24-часова доставка."

Той каза: „Въпреки че има някои много оптимистични сценарии за бъдещо развитие на технологиите (скорошен анализ на разходите и ползите, поръчан от Европейската космическа агенция), предполага, че нейните потенциални изравнени разходи за електроенергия (LCOE) ще бъдат между 3,8 и 10,6 евроцента на kWh до 2045 г. Сегашният LCOE за PV на планетата вече е около 3 евроцента за kWh и намалява от година на година, така че ще бъде доста под тази цена до 2045 г. Цената на съхранението на енергия също намалява бързо.“

Ако космическите слънчеви клетки са успешни, каза Уайт, те ще трябва да се конкурират със съществуващите технологии, които вече са добре разбрани и доказани на място като един от най-евтините начини за генериране на електроенергия и са на много предвидим път към по-ниски разходи.