Первая космическая солнечная электростанция

- Violetta · Опубликовано 06.08.2020 · Обновлено 18.11.2021

Космические солнечные электростанции (КСЭС) — это, новая технология, пришедшая на смену устаревшим способам получения энергии. До появления этой концепции, в мире развивались следующие методы энергетики: ТЭС, ГЭС, АТС, ветрогенераторы и солнечные панели. Первая космическая солнечная электростанция Но перечисленные выше виды добычи энергии имеют недостатки. Это и низкий КПД, и угроза экологической безопасности. Со стороны АТС — это аварии на Фукусиме и в Чернобыле. Со стороны ТЭС, это увеличение парникового эффекта из-за выброса СО2.

Содержание

Надвигающийся на человечество мировой энергетический кризис, остро поставил перед правительствами всех стран вопрос об энергобезопасности всего человечества.

Первому идея создания КСЭС принадлежала американцу П. Глейзеру в 1968 году. Суть ее состоит в следующем. Вывести на геостационарную орбиту Земли платформы, размером 5Х13 км, покрытую кремниевыми солнечными панелями ФЭП. КПД конструкции было 14%. Солнечная энергия от ФЭП через проводники передается к преобразователю, который в свою очередь передает эту энергию в виде (СВЧ или лазерной энергии), на поверхность Земли, где находились приемники или ректены.

Но в его проекте то же были недостатки. Во-первых, это слишком большая масса платформы. Ее вес достигал 12 тысяч тонн. (Для сравнения МКС весит 400 тонн). Во-вторых, это невозможность сборки конструкции на Земле, а необходимость ее монтажа в открытом космосе. В-третьих, это постоянная переориентация платформы с использованием топлива.

КСЭС решает две проблемы:

устраняет мировой энергетический кризис, так как Солнце — это практически неиссякаемый источник дешевой энергии;
не оказывает негативного воздействия на экологию и климат Земли.

По сравнению с ядерной энергетикой КСЭС имеет следующие преимущества:

простая конструкция (экологически безопасно, допускают ремонт, не требуют захоронений);
стоимость постройки меньшая;
в пять раз лучше по удельным характеристикам (Вт/кг);
перспективное развитие нанотехнологий.

Идею П. Глейзера решило претворить в жизнь агентство НАСА США. Они разработали проект пяти километровой конструкции, на которой установлено две группы параболических зеркал с поворотными зеркалами. Они направляют солнечную энергию на высокотемпературные ФЭП, изготовленные из специального сплава с КПД 40%. От ФЭП энергия передается преобразователю, который передает ее на Землю лучом СВЧ. Этот вариант позволил НАСА решить две проблемы Глейзера: устранялись проводники и сокращена площадь дорогих ФЭП. Но не решили три основные проблемы, которые стоят перед ведущими космическими агентствами других стран мира:

доставка многокилометрового и тяжелого груза на околоземную орбиту, весом свыше тысяча тонн;
невозможность сборки конструкции на Земле, из-за ее больших габаритных размеров;
ориентирование гигантских зеркал концентраторов с высокой точностью (1 градус).

Передача солнечной энергии на Землю осуществляется двумя способами: СВЧ пучком и лазерным лучом. Передача лазерным лучом по сравнения со способом СВЧ, имеет ряд преимуществ:

преобразованная энергия из-за свойств лазера, доставляется на Землю с КПД 80%;
значительно меньшее рассеивание лазерного луча по сравнению с СВЧ сигналом;
применение нанотехнологий, позволяет решить проблему миниатюризации элементной базы конструкции.

Преимущества космической энергии Солнца добываемой для Земли:

постоянная погода и отсутствие загазованности и облаков;
передача энергии при правильно подобранной орбите практически беспрерывна.

Недостатки:

главный, это конечно же стоимость данного способа выработки электроэнергии;
большие потери при передаче солнечной энергии на Землю.

И хоть Китай и включился в эту «гонку», пытаясь обогнать такие страны как США, Россию, Японию и Европейский Союз, это соревнование за пальму первенства в этой сфере еще не известно кто выиграет.