За първи път: Безжичен пренос на соларна енергия, добита на орбита, до Земята

Ваня Милева Последна промяна на 14 юни 2023 в 00:01 14096 0

Как ще изглежда масивът DOLCE, след като бъде разгърнат

Кредит Caltech

Как ще изглежда масивът DOLCE, след като бъде разгърнат.

Екип от Калифорнийския технологичен институт (Caltech) съобщава за първото в света безжично предаване на енергия от космоса и първия път, когато откриваеми нива на енергия са предадени на Земята.

Проектът за космическа слънчева енергия (Space Solar Power Project - SSPP) има за цел да отключи огромни орбитални ресурси за чиста енергия.

Орбиталната соларна инсталация може да събира слънчева светлина 24 часа в денонощието, 7 дни в седмицата - и то качествена, без да се влияе от атмосферата или метеорологичните условия. Теоретично слънчевият потенциал в космоса е осем пъти по-добър на квадратен метър от този на соларен панел на Земята.

Затова няколко групи се опитват да започнат работа, въпреки някои невероятно големи трудности.

Една от тях е размерът на използваемия соларен масив. Евентуалният размер на космически слънчев масив с комерсиално предназначение може да бъде около 9 кв. км, със също толкова огромни приемни масиви долу на Земята, които да улавят енергията, предавана на повърхността.

Как работи безжичният пренос на енергия?

Това би могло да изисква до 39 изстрелвания в космоса, дори и с интелигентния, свръхлек, саморазгъващ се модулен масив, върху който работи екипът на Калифорнийския технологичен институт.

Той ще се състои от серия модули, всеки от които е с обем около един кубичен метър при изстрелване, но може да се разгъва в огромни плоски квадрати с дължина около 50 метра на страна, със соларни клетки от едната страна и безжични предаватели на енергия от другата.

Прототип на гъвкавата антена, използвана в системата, която ще позволи на целия слънчев масив да бъде свит за изстрелване и разгръщане в космоса. Кредит: Caltech

Естествено, изстрелването в космоса не е евтино, предвижда се, че остойностената енергия (Levelized Cost of Energy - LCoE) ще бъде между 1 и 2 щатски долара за kWh - почти шест пъти повече от цената на дребно на електроенергията в САЩ.

Въпреки това проектът се развива с пълна сила. Сега проектът публикува резултатите от първата фаза на тестовете на прототипа в орбита.

Инженерите зареждат частта DULCE на SSPD на космическия кораб Momentus Vigoride преди изстрелването. Кредит: Caltech

50-килограмовият космически демонстратор на слънчева енергия (SSPD-1) е натоварен на космическия кораб Momentus Vigoride и е изпратен в ниска орбита от ракета SpaceX на 3 януари тази година. Предназначен е за тестване на три системи: модулът DOLCE - за тестване на конструкцията и механизмите за разгръщане на леките, сгъваеми структури, които екипът на SSPP се надява да използва в по-голям масив. Тепърва предстои да започне разгъването му. Модулът ALBA има за цел да изпробва редица различни конструкции на слънчеви клетки, за да се види кои от тях са най-ефективни в космоса, като тези тестове продължават.

А модулът MAPLE (Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment) е проектиран единствено за проверка на ранен етап на технологията за безжично излъчване на енергия, която ще приема слънчева енергия и ще я изпраща обратно на Земята, насочена точно към приемни станции на повърхността, без никакви движещи се части в предавателя.

Снимка от орбита, показваща вътрешността на модула MAPLE.

Част от тази тестова поредица на MAPLE включва демонстрация на излъчване на енергия на къси разстояния, при която масив от предаватели изпраща енергия към два различни масива от приемници, разположени само на около 30 см от предавателите. Това беше възможност да се валидира технологията на екипа за насочване на лъча - която не използва нищо друго освен манипулиране на фазата и конструктивна/деструктивна интерференция между вълните за прецизно насочване на лъчите - в суровите температури и радиационната среда на космоса. И разбира се, екипът успява да запали малки светодиоди на всеки приемник по желание.

Светодиодите в модула MAPLE светят, за да потвърдят безжичното предаване на енергия на късо разстояние. Кредит: Caltech

"Доколкото ни е известно, никой досега не е демонстрирал безжичен пренос на енергия в космоса, дори и със скъпи твърди структури", коментира Али Хаджимири (Ali Hajimiri), професор по електроинженерство и медицинско инженерство в Калтех и съдиректор на екипа на SSPP. "Ние го правим с гъвкави леки структури и с наши собствени интегрални схеми. Това е за първи път."

Устройството MAPLE има и малък прозорец, през който масивът на предавателя е в състояние да излъчва енергия директно надолу към Земята, насочена към приемно устройство на покрива на инженерна лаборатория в Калтех Пасадена. И този експеримент отново е успешен; енергийният лъч е засечен в наземната станция, в очакваното време и честота, и с правилното изместване на честотата, прогнозирано въз основа на изминатото разстояние.

Това не е било полезно количество енергия, но потвърждава способността на екипа да насочва прецизно енергиен лъч на големи разстояния и потвърждава, че използваното оборудване може да издържи пътуването до орбита.

Демонстратор на слънчева енергия в космоса

"Гъвкавите масиви за пренос на енергия са от съществено значение за текущата конструкция на проекта на Калтех за съзвездие от подобни на платна слънчеви панели, които се разгъват, след като достигнат орбита", обяснява Серджо Пелегрино (Sergio Pellegrino), професор по аерокосмическо и гражданско инженерство и съдиректор на SSPP.

"По същия начин, по който интернет демократизира достъпа до информация, ние се надяваме, че безжичният пренос на енергия ще демократизира достъпа до енергия", продължава Хаджимири. "Няма да е необходима инфраструктура за пренос на енергия на земята, за да се получава тази енергия. Това означава, че можем да изпращаме енергия до отдалечени региони и райони, опустошени от война или природно бедствие."

Така че технологията за космически соларен масив се развива отлично. Както беше посочено по-рано, икономическата ефективност на подобен проект в пазарни условия не изглежда съвсем розова, но кой знае какви трикове може да използва един добър бизнесмен, за да обърне нещата. Със сигурност това е интересен проект, който трябва да се следи.

50-килограмовият SSPD, който сега е в орбита, носи три основни системи за тестване. Кредит: Caltech

Източник: In a First, Caltech's Space Solar Power Demonstrator Wirelessly Transmits Power in Space, Loz Blain, Caltech'

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !