Elektros energija iš kosmoso?

0
14

Jonas GRIGAS

Pasaulio mokslininkai svarsto elektros energijos tiekimą iš kosmoso.

Rusijai užpuolus Ukrainą, energetinė krizė Europoje labai paaštrėjo. Sąskaitos už elektrą išaugo, o infliacija daugelyje šalių pasiekė rekordines aukštumas. Dėl šios priežasties Europoje ir pasaulyje ieškoma naujo tvarios energijos šaltinio kosmose.

Kai išradėjas Charlesas Frittsas 1880-aisiais sukūrė pirmuosius saulės fotovoltinius elementus (išsivysčiusius į saulės baterijas), atrodė, kad jie greitai pakeis pasaulinę elektros gamybą. Nes nėra pigesnio, švaresnio ir visur esančio energijos šaltinio už saulės šviesą. Tačiau nepaisant milžiniškos techninės pažangos, dėl kurios saulės energija tampa prieinamesnė, 140 metų ji vis dar tiekia mažiau nei 5 proc. pasaulio elektros energijos. Nepaisant privalumų, saulės energija turi trūkumų, kurie apriboja jos naudojimą – pusė planetos paviršiaus visada yra tamsoje.

1968 m. JAV aviacijos ir kosmoso inžinierius Peteris Glaseris pasiūlė iškelti fotoelektrą į Žemės orbitą. Orbitoje saulės šviesą galima efektyviai surinkti, ją paversti mikrobangomis ir spinduliuoti į antžemines antenas. Žemėje mikrobangos vėl būtų paverstos elektra ir nukreiptos į elektros tinklus. Seniai sukurti labai našūs elektros keitimo mikrobangomis ir atvirkščiai mikrobanginiai prietaisai. Rusai taip pat plėtojo šią idėją.

Tačiau tuo metu kosminių aparatų paleidimų kaina buvo per didelė, o fotoelektros našumas – per mažas Glaserio idėjai įgyvendinti. Tačiau dabar technologijų pažanga kartu su didėjančiu energijos poreikiu atgaivina kosminės saulės energijos (KSE) idėją, o JAV, Kinijoje, Europoje ir Japonijoje atsiranda bandomųjų projektų.

JAV, kurią paskatino spartus kosmoso pramonės augimas ir didžiulė klimato kaitos grėsmė, nagrinėja dabartines ir artimiausias KSE perspektyvas. Nikolajus Džozefas, NASA Technologijų, politikos ir strategijos politikos analitikas, yra šios idėjos pagrindinis autorius.

„Kosminė saulės energija buvo patraukli dešimtmečius, tačiau ją panaudoti galinčių erdvėlaivių kūrimas ir paleidimas buvo pernelyg brangus. Dabar dėl technologijų raidos ir kosmoso pramonės augimo tai keičiasi. Mes turime žiūrėti į ateitį,“ – sako Džozefas.

NASA ši idėja patraukli vykdant Mėnulio tyrinėjimo programą „Artemis“. KSE gali padėti įgalinti Mėnulio tyrinėjimą ir veiklą jo paviršiuje. Ši mikrobanginė spinduliuotė kada nors gali būti panaudota erdvėlaiviams siųsti į tarpplanetines ar tarpžvaigždines vietas be raketinio kuro gabenimo.

KSE sumažintų šiltnamio efektą, užtikrintų pastovų, tvarų ir gausų energijos tiekimą. Skirtingai nuo elektros energijos iš antžeminės saulės ir vėjo energijos, kurios abi yra daug labiau pažeidžiamos dėl kintančių aplinkos sąlygų, KSE gali veikti visą parą, leisdama greitai paskirstyti elektros energiją tarp elektros tinklų. Kiekvienas erdvėlaivis pagamintų maždaug tiek pat elektros, kiek anglimi ar branduoliniu kuru varoma elektrinė.

Kinijos kosmoso technologijų akademija ir Xidian universitetas pastatė didelę struktūrą, skirtą demonstruoti naujas saulės šviesos koncentravimo ir energijos perdavimo mikrobangomis technologijas. Europos kosmoso agentūros projektas „Solaris“ siūlo mokslinių tyrimų ir plėtros programą, skirtą KSE koncepcijai ir svarbiausioms technologijoms ištirti. Japonijoje tyrėjai atkakliai tyrinėjo KSE nuo devintojo dešimtmečio. Japonijos aviacijos ir kosmoso tyrimų agentūros tyrėjai parengė planą, kaip sukurti ir išbandyti mikrobangų energijos valdymo ir didelių konstrukcijų surinkimo orbitoje būdus. Idealiu atveju šis darbas padėtų sukurti KSE sistemas per dešimtmetį ar du. Japonijos KSE mokslininkai taip pat sukūrė technologiją, skirtą padidinti mikrobangų spindulių tikslumą, ir skraido su KSE susijusią įrangą orbitinėse stotyse, kad surinktų techninius duomenis.

JAV Gynybos departamentas taip pat domisi KSE naudojimu karinėms operacijoms. Naujausios pastangos yra JAV oro pajėgų tyrimų laboratorijos kosminės saulės energijos laipsniškos demonstracijos ir tyrimai projekte, kuriame dalyvauja aviacijos ir kosmoso kompanijos bei JAV karinio jūrų laivyno tyrimų laboratorija. Ji neseniai atliko pirmąjį antžeminį įrangos bandymą erdvėje. Viena iš užduočių yra parodyti gebėjimą suformuoti ir sufokusuoti mikrobangų spindulį žemoje Žemės orbitoje.

Sukurti moduliai, skirti padidinti saulės energijos pavertimo mikrobangomis efektyvumą. Bandomasis aparatas su jais praleido daugiau nei 900 dienų kosmose JAV oro pajėgų slaptame X-37B robotiniame kosminiame lėktuve, kuris skraidė kosmose 900 dienų.

Pasak „Deutsche Welle“, Europos Komisijos pirmininkė Ursula von der Leyen perspėja, kad energetikos krizė yra rimta ir įžengė į naują etapą, ir tik bendras Europos atsakas gali sumažinti energijos sąnaudas ir užtikrinti energetinį saugumą.

Europos „Solaris“ programą paskatino ne tik karas. Klimato kaita verčia valdžios institucijas mažinti anglies dioksido išmetimą, kad būtų išvengta visuotinio atšilimo, todėl būtina ieškoti kitų energijos šaltinių.

Aviacijos ir kosmoso bendrovės „SpaceX“ direktorius Elonas Muskas sako: „Saulės baterijas geriau statyti Žemėje“. Tačiau saulės šviesa atmosferos viršuje yra dešimt kartų intensyvesnė nei Žemės paviršiuje. Be to, nebūtume priklausomi nuo giedro dangaus ar gero oro.

Europos kosmoso agentūra ESA sako, kad ji jau turi technologijų ir žinių „Solaris“ projektui vykdyti. Dabartiniai telekomunikacijų palydovai yra energijos perdavimo palydovai. „Solaris“ ketina naudoti panašią technologiją, tačiau šiuo atveju orbitoje skriejantis palydovas turėtų būti daug didesnis. Didžiausias iššūkis yra sukurti ir paleisti Žemės palydovą su milžiniška konstrukcija.

Pasak ESA, vienas saulės energijos palydovas geostacionarioje orbitoje galėtų būti ilgesnis nei kilometras, o jo antžeminė priėmimo stotis turėtų būti daugiau nei dešimt kartų didesnė. ESA generalinis direktorius Josefas Aschbacheris mano, kad kosminė saulės energija yra svarbus žingsnis Europai siekiant mažinti anglies dioksidą ir energetinę nepriklausomybę.

Anksčiau KSE planus stabdė didelės techninės įrangos kūrimo išlaidos. Dabar dėl kosminės robotikos pažangos ir galimybės masiškai gaminti KSE komponentus bei mažėjančios aparatūros iškėlimo į kosmosą kainos šie planai gali būti įgyvendinti. Tačiau džiaugtis kosmine saulės energija nereikėtų. Mikrobangų negalima sufokusuoti į siaurą spindulį, todėl energijos perdavimas iš kosmoso į Žemę mikrobangomis ją taip užterštų elektromagnetine spinduliuote, kad ji taptų netinkama gyvajai gamtai ir žmonėms. Todėl šis energijos šaltinis anaiptol nėra švarus ir dar pavojingesnis už anglies dioksidą.

Nors KSE idėja išlieka, antžeminiai atsinaujinantys energijos šaltiniai tapo radikaliai pigesni, o vėjo ir saulės energijos didmeninė kilovatvalandės kaina siekia apie tris centus. Todėl tikriausiai fotovoltiniai elementai tieks pigesnę švarią energiją nuo jūsų stogo nei nešvarią ir pražūtingą iš kosmoso.

Palikti atsiliepima

įveskite savo komentarą!
įveskite savo vardą čia