De Britse regering is dat wel naar verluidt overwegen een voorstel van £ 16 miljard om een zonne-energiecentrale in de ruimte te bouwen.
Ja, u leest het goed. Zonne-energie op basis van de ruimte is een van de technologieën die in de plannen van de overheid worden gebruikt Net nul innovatieportfolio. Het is geïdentificeerd als een mogelijke oplossing, samen met andere, om het VK te helpen om tegen 2050 netto nul te bereiken.
Maar hoe zou een zonne-energiecentrale in de ruimte het werk? Wat zijn de voor- en nadelen van deze technologie?
Ruimtegebaseerde zonne-energie omvat het verzamelen van zonne-energie in de ruimte en het overbrengen naar de aarde. Hoewel het idee zelf niet nieuw is, hebben recente technologische ontwikkelingen dit vooruitzicht haalbaarder gemaakt.
Het ruimtegebaseerde zonne-energiesysteem omvat een zonne-energiesatelliet - een enorm ruimtevaartuig uitgerust met zonnepanelen. Deze panelen wekken elektriciteit op, die vervolgens draadloos naar de aarde wordt verzonden via hoogfrequente radiogolven. Een grondantenne, een rectenna genaamd, wordt gebruikt om de radiogolven om te zetten in elektriciteit, die vervolgens aan het elektriciteitsnet wordt geleverd.
Een op de ruimte gebaseerde zonne-energiecentrale in een baan om de aarde wordt 24 uur per dag verlicht door de zon en kan daarom continu elektriciteit opwekken. Dit is een voordeel ten opzichte van terrestrische zonne-energiesystemen (systemen op aarde), die alleen overdag elektriciteit kunnen produceren en afhankelijk zijn van het weer.
Nu de wereldwijde vraag naar energie naar verwachting zal toenemen met bijna 50 procent tegen 2050 zou op de ruimte gebaseerde zonne-energie de sleutel kunnen zijn om te voldoen aan de groeiende vraag naar 's werelds energie-niveau sector en het aanpakken van de wereldwijde temperatuurstijging.
Enkele uitdagingen
Een zonne-energiecentrale in de ruimte is gebaseerd op een modulair ontwerp, waarbij een groot aantal zonnepanelen in een baan om de aarde wordt geassembleerd door robots. Het transporteren van al deze elementen in de ruimte is moeilijk, kostbaar en zal een negatieve invloed hebben op het milieu.
De gewicht van zonnepanelen werd geïdentificeerd als een vroege uitdaging. Maar dit is aangepakt door de ontwikkeling van ultralichte zonnecellen (een zonnepaneel bestaat uit kleinere zonnecellen).
Zonne-energie in de ruimte wordt technisch haalbaar geacht, voornamelijk vanwege de vooruitgang in sleuteltechnologieën, waaronder lichtgewicht zonnecellen, draadloze krachtoverbrengingen ruimterobotica.
Belangrijk is dat voor het assembleren van zelfs maar één zonne-energiecentrale in de ruimte veel lanceringen nodig zijn. Hoewel op de ruimte gebaseerde zonne-energie is ontworpen om de COXNUMX-uitstoot op de lange termijn te verminderen, zijn er aanzienlijke emissies die gepaard gaan met ruimtelanceringen, evenals kosten.
Raketten zijn momenteel niet volledig herbruikbaar, hoewel bedrijven zoals Space X werken eraan om dit te veranderen. Het volledig kunnen hergebruiken van lanceersystemen zou de totale kosten van ruimtegebaseerde zonne-energie aanzienlijk verlagen.
Als het ons lukt om met succes een zonne-energiecentrale in de ruimte te bouwen, staat de werking ervan ook voor een aantal praktische uitdagingen. Zonnepanelen kunnen beschadigd raken door ruimtepuin. Verder worden panelen in de ruimte niet afgeschermd door de atmosfeer van de aarde. Blootstelling aan intensere zonnestraling betekent dat ze zal degraderen sneller zijn dan die op aarde, waardoor het vermogen dat ze kunnen genereren, wordt verminderd.
De doeltreffendheid van draadloze krachtoverbrenging is een ander probleem. Het overbrengen van energie over grote afstanden (in dit geval van een zonnesatelliet in de ruimte naar de grond) is moeilijk. Op basis van de huidige technologie zou slechts een klein deel van de verzamelde zonne-energie de aarde bereiken.
Proefprojecten zijn al aan de gang
De Ruimte zonne-energieproject in de VS ontwikkelt hoogrenderende zonnecellen en een conversie- en transmissiesysteem dat is geoptimaliseerd voor gebruik in de ruimte. de VS Naval Research Laboratory heeft in 2020 een zonnemodule en een stroomconversiesysteem in de ruimte getest. Ondertussen heeft China vooruitgang aangekondigd met hun Bishan ruimte zonne-energie station, met als doel om tegen 2035 een werkend systeem te hebben.
In het VK wordt de ontwikkeling van zonne-energie ter waarde van £ 17 miljard (inclusief bedrijfskosten) als een levensvatbaar concept beschouwd op basis van de recente Frazer-Nash Consultancy-rapport. Het project zal naar verwachting starten met kleine proeven, wat zal leiden tot een operationele zonnecentrale in 2040.
De zonne-energiesatelliet zou 1.7 kilometer in diameter zijn en ongeveer 2,000 ton wegen. De terrestrische antenne neemt veel ruimte in beslag; ongeveer 6.7 kilometer bij 13 kilometer. Gezien het gebruik van land in het VK, is de kans groter dat het offshore wordt geplaatst.
Deze satelliet zou 2 gigawatt aan stroom leveren aan het VK. Hoewel dit een aanzienlijk bedrag is, is het een kleine bijdrage aan de opwekkingscapaciteit van het VK ongeveer 76 gigawatt.
Met extreem hoge initiële kosten en een langzame return on investment, zou het project aanzienlijke overheidsmiddelen en investeringen van particuliere bedrijven vergen.
Maar naarmate de technologie vordert, zullen de kosten van ruimtelancering en productie gestaag afnemen. En de schaal van het project zal massaproductie mogelijk maken, wat de kosten enigszins zou moeten drukken.
Of zonne-energie uit de ruimte ons kan helpen om tegen 2050 het netto nulpunt te bereiken, valt nog te bezien. Andere technologieën, zoals diverse en flexibele energieopslag, waterstof en groei in systemen voor hernieuwbare energie beter worden begrepen en gemakkelijker kunnen worden toegepast.
Ondanks de uitdagingen, zonne-energie uit de ruimte is een voorloper van spannende onderzoeks- en ontwikkelingsmogelijkheden. In de toekomst zal de technologie waarschijnlijk een belangrijke rol gaan spelen in de wereldwijde energievoorziening.
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.
Krediet van het beeld: NASA, Publiek domein, via Wikimedia Commons
- Coinsmart. Europa's beste Bitcoin- en crypto-uitwisseling.
- Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligentie. Kennis versterkt. GRATIS TOEGANG.
- CryptoHawk. Altcoin-radar. Gratis proefversie.
- Bron: https://singularityhub.com/2022/03/18/a-solar-power-station-in-space-heres-how-it-would-work-and-its-potential-benefits/
