Солнце — нескончаемый и мощный источник энергии, который, теоретически, мог бы покрыть все потребности людей в электричестве. Однако эффективного способа преобразовывать энергию Солнца в электричество пока не существует.
Конечно, есть солнечные панели, но они имеют несколько ключевых недостатков. Главный из них заключается в том, что эти батареи способны вырабатывать электричество только днем, причем для этого должна быть хорошая солнечная погода, в противном же случае их эффективность сильно падает. Проблему можно было бы решить, разместив панели в космосе на околоземной орбите, но как передать электричество на Землю, ведь провести кабель от спутника не получится? Похоже, что решение этой проблемы смогли найти Инженеры Калифорнийского технологического института. Они не только разработали технологию, но и успешно ее испытали, передав энергию с околоземной орбиты на Землю. По их мнению, это может стать прорывом энергетике.
Орбитальные электростанции обеспечат людей электричеством
Зависимость человечества от ископаемого топлива сделала многие страны уязвимыми перед глобальным энергетическим кризисом. Поэтому в настоящее время многие ученые работают над технологиями, которые позволили бы эффективно использовать экологичные, доступные и надежные источники энергии. Одни считают, что будущее за термоядерным синтезом, другие видят решение проблемы в модульных мини-реакторах или даже ветряках и волновых генераторах, установленных в морях.
Отличной альтернативной всем этим решениям является энергия Солнца. Но солнечные панели, как мы сказали выше, следует размещать в космосе на земной орбите. Такая электростанция смогла бы эффективно генерировать электричество круглые сутки, причем независимо от погоды. Теоретически, электрическую орбитальную станцию можно построить даже сейчас, однако для этого нужно решить вопрос передачи электричества на землю.
Среди ученых началась, буквально, гонка по разработке технологии беспроводной передачи электричества на Землю. Первыми, кто заявил, что им удалось это сделать, стали ученые Калифорнийского технологического института.
Как работает беспроводная передача энергии
В своем эксперименте исследователи использовали построенный ими низкоорбитальный демонстратор SSPD-1 (Space Solar Power Demonstrator). По словам самих инженеров, в нем реализовано сразу три технологии, по сбору и передаче энергии на Землю. В недавнем эксперименте был испытан один из модулей — MAPLE, который принимает солнечную энергию, а затем преобразует в микроволновое излучение, которое передает на приемник, расположенный на Земле. Передача микроволнового излучения осуществляется при помощи фазированной антенны, то есть антенной решетки направленного излучения.
Кроме того, приемником и передатчиком энергии был оборудован сам модуль MAPLE. Демонстратор в ходе эксперимента передал энергию от одной стенки модуля другой, о чем исследователи сообщают в своем заявлении.
Принятое приемником микроволновое излучение преобразуется в постоянный ток (DC). Таким образом ученые показали возможность беспроводной передачи энергии не только с космоса на Землю, но и в условиях открытого космоса. Но можно ли прямо сейчас построить орбитальную электростанцию использовать эту технологию? Скорее всего, нет.
Модуль MAPLE смог передать электричество беспроводным способом в открытом космосе
Сигнал, полученный на Земле, был очень слабым. Электричества было недостаточно, даже чтобы от него зажглись светодиоды. Но в ходе данного эксперимента это было и не важно. Задача заключалась в том, чтобы проверить сам принцип, и он оказался вполне работоспособным. Теперь осталось лишь масштабировать технологию, чтобы в будущем можно было ее полноценно использовать. По мнению авторов работы, это вполне возможно.
Ученые планируют уже в ближайшее время развернуть созвездия модульных космических аппаратов, которые будут собирать солнечный свет, а затем передавать по беспроводной сети на большие расстояния. В частности, таким образом можно будет обеспечить электричеством районы, которые в настоящее время не имеют доступа к надежному источнику питания.
Последние комментарии
«Задача заключалась в том, чтобы проверить сам принцип, и он оказался вполне работоспособным.» — На самом деле задачей калифорнийских учёных было PR себя и выжимание денег на бессмысленные дорогостоящие эксперименты. Ведь этот принцип давно уже проверил Никола Тесла — величайший ученый в истории науки!
Удалите из заголовка слова «беспроводным способом». Ну несерьёзно — орбитальная станция на высоте сотен километров, летящая над поверхностью Земли со скоростью нескольких километров в секунду (станции явно не на геостационарной орбите, это высота в 40 000 км) — какой провод?
Солнце делает это бесплатно и вечно.
Эта идея не выдерживает критики. Предположим, что когда-нибудь будут созданы преобразователи излучения Солнца с КПД около 70%, тогда 1,4 кВт (Таково значение на 1 кв. м за пределами атмосферы в близи Земли) этого излучения превратится в 1 кВт электрической мощности с 1 кв. м преобразователя. Чтобы получить мало-мальски заметную мощность 1 млн. кВт, потребуется площадь 1 кв. км (неслабый объект на орбите!). При этом такая электростанция только половину времени работает, т.к другую половину времени находится в тени Земли. Что касается передачи на Землю мощности в 1 млн кВт, проблема ещё серьёзнее. Если станция находится на геостационарной орбите, то как-то можно представить себе размещение приёмника передаваемой мощности где-то в районе экватора, вот только расстояние передачи энергии великовато — 35 786 км! На околоземной орбите — это просто нереально! Луч предаваемой энергии будет «елозить» по поверхности Земли, и где же разместить приёмник энергии? Например, в лучшем случае, если орбита станции вдоль экватора, то приёмник придётся разместить вдоль всего экватора. Как сделать передатчик и приёмник с мощностью (непрерывной, естественно) порядка гигаватта (меньшая мощность просто не решает исходной проблемы), с разумным КПД, а также экологические проблемы, — не хочется даже обсуждать. Поэтому, как у нас говорят, эта идея калифорнийских учёных — «Бред сивой кобылы»! Как сегодня, так и будущем реализация этой идеи — бессмысленна!