Free Student HQ / FSHQ / "Штаб-Квартира свободного Студента"

Преобразование солнечной энергии в космосе

Известно, что солнечная энергетика в космосе начиналась с небольших по мощности комплексов фотопреобразователей, предназначенных для питания бортовых систем искусственных спутников, начиная с 1958 года. Развитие космической техники требует все больше энергии для ее функционирования. Американская лаборатория «Скайлэб», работавшая на орбите в 1973-74 годах, имела на борту 2 системы солнечных модулей мощностью 12 кВт каждая. Для монтируемой на орбите в настоящее время международной космической станции «Альфа» запроектирован солнечный электрогенератор мощностью 100 кВт.

Разработаны проекты самостоятельных космических солнечных станций грандиозной мощности — порядка 5-10 ГВт и массой до 40 тыс.т. Космос привлекает энергетиков следующими преимуществами: более высокой — на уровне 1353 Вт/м2 — освещенности для СЭС при длительности освещения в течение 17-23 ч.

Специалисты предлагают использовать либо геосинхронную, либо синхронно-солнечную орбиты. Находясь на геосинхронной орбите на расстоянии 35,8 тыс. км от Земли, станция будет двигаться с той же угловой скоростью, что и Земля, и будет казаться неподвижной. При наклоне орбиты к эклиптике под углом 23,5° панели станции освещаются почти непрерывно. В этом случае 6 км2 панелей с КПД 10-12% развивают мощность 1000 МВт.

Для северных стран лучше подходят приполярные или синхронно-солнечные орбиты. Расстояние от Земли до объекта в апогее высокоэллиптической орбиты составляет 68,4 тыс. км, и в перигее — 3,3 тыс. км. Наклон орбиты к плоскости эклиптики равен 66,5°. Передача энергии со станции может осуществляться в течение 17 часов.

Концепция использования космического пространства для выработки или передачи энергии имеет несколько вариантов (рис. 1). По схеме (рис. 1, а) на околоземной орбите размешается легкий отражатель из полимерного материала с напыленным отражающим слоем. В ночное время, находясь над заданным районом на Земле, он отражает солнечное излучение и освещает объекты на Земле. Схема (рис. 1, б) предназначена для передачи энергии из одного района на Земле, в другой, который располагается на значительном расстоянии от первого. Вариант (рис. 1, в) предусматривает выработку электроэнергии электростанциями, находящимися на орбите или на поверхности Луны, и передачу ее на поверхность Земли непосредственно или же с помощью пассивного ретранслятора. Схема (рис. 1,г) поясняет возможность обеспечения крупных наземных энергоемких комплексов теплотой, передаваемой лазерным излучением, преобразованным из солнечной энергии. Одна из схем преобразования солнечной энергии и передачи ее на Землю приведена, на рис. 2.


Поток энергии из космоса на Землю может быть передан либо в оптическом диапазоне — лазерными лучами, либо в радиочастотном диапазоне — с помощью СВЧ-излучения с длиной волны 12,5 см.

Лазерное излучение активно поглощается атмосферой и облаками. Предпочтение в проектах отдается СВЧ-лучам, т.к. в космическом вакууме энергия передается без рассеяния и потерь. При прохождении через атмосферу СВЧ-излучения создается узкий канал из ионизированных молекул газа. Он беспрепятственно пропускает энергию в виде электромагнитного излучения с Кпд до 90-99%. Принятая на земной поверхности энергия распределяется среди потребителей.

Первый эксперимент, связанный с передачей энергии из космоса, уже был успешно осуществлен в феврале 1993 г. Правда, это была отраженная солнечная энергия. Российский транспортный грузовой космический корабль развернул зеркальный отражатель диаметром 20 м. Отражатель представлял собой бескаркасную конструкцию из алюминированной полимерной пленки толщиной 5 мкм. Устройство поддерживалось за счет центробежных сил.

Около 4 часов утра отраженный луч, имевший на Земле диаметр 4-5 км, пробежал со скоростью 8 км/с по Европе через города: Тулуза, Париж, Прага, Брест, Гомель.

В настоящее время в России разработана спутниковая система для освещения в течение полярной ночи районов Норильска и Ямбурга.

Лосюк Ю.А., Кузьмич В.В. - Нетрадиционные источники энергии.

 

Сайт создан в 2012 г. © Все права на материалы сайта принадлежат его автору! 
Копирование любых материалов сайта возможно только с разрешения автора и при указании ссылки на первоисточник
Яндекс.Метрика