Безжична слънчева енергия: Футуристично приложение на слънчева енергия с потенциално глобално въздействие

• Автор:
• име Автор

  Quantumrun Foresight
• Април 14, 2022

Резюме на прозрението

Използването на слънчева енергия от космоса чрез проекта за космическа слънчева енергия (SSPP) може да предефинира начина, по който имаме достъп до енергия и да я използваме, предлагайки по-надеждна и по-чиста алтернатива на традиционните източници. Успехът на проекта може да доведе до значителен спад в разходите за енергия, децентрализирани енергийни системи и ускоряване на глобалната декарбонизация, заедно със създаването на нова индустрия за космическа енергия. Пътуването към базирана в космоса слънчева енергия обаче носи и предизвикателства, включително значителни първоначални инвестиции, технически и регулаторни препятствия и потенциално геополитическо напрежение.

Контекст за безжична слънчева енергия

Проектът, движещ развитието на безжичната слънчева енергия и ръководен от CALTECH, се нарича Space Solar Power Project (SSPP). Целта на проекта е безжично предаване на енергия към Земята чрез микровълни. След това тази слънчева енергия ще бъде събрана в голям мащаб от космоса с помощта на сателити за предаване на енергия, натоварени със слънчеви панели. Сателитите ще събират слънчева енергия, като използват гигантски огледала, за да излъчват слънчеви вълни върху масив от слънчеви колектори, които са значително по-малки от огледалата. Крайната цел на проекта е да се преодолеят ограниченията на базираните на Земята съоръжения за слънчева енергия и да се премахне необходимостта от съхранение на енергия. 

В близко бъдеще най-значимото предизвикателство, пред което са изправени изследователите на проекта, е ограничаването на загубата на енергия от космоса, докато се предава на повърхността на Земята. За щастие има напредък. Въз основа на настоящата пътна карта на проекта се очаква инициативата да достигне фазата на стартиране през първото тримесечие на 2023 г., като CALTECH получи 100 милиона щатски долара през август 2021 г. за SSPP. 

Този крайъгълен камък ще включва изстрелване на демонстрационни прототипи в орбитата на Земята. Тези прототипи представляват многофункционална технология, която ще преобразува слънчевата светлина в електрическа енергия и след това ще предава тази енергия безжично в свободно пространство, използвайки радиочестота и микроструктури за разпространение. (За отбелязване е, че китайското правителство също финансира подобна изследователска инициатива чрез Училището по микроелектроника на университета Чунцин.)

Разрушително въздействие

За разлика от традиционната слънчева енергия, произведена на Земята, която може да бъде повлияна от метеорологичните условия и дневната светлина, космическата слънчева енергия може да предложи по-надежден източник. Тази функция може да позволи на слънчевата енергия да действа като опция за базово захранване, заемайки роля, която обикновено се изпълнява от ядрени или изкопаеми горива като въглища и газ. Преминаването към космическа слънчева енергия може да промени енергийната индустрия, осигурявайки по-чист и по-надежден източник на енергия.

Проектът SSPP, ако бъде успешен и реализиран в голям мащаб до 2050 г., може да доведе до значителен спад в цената на енергията. Основните разходи биха били в изграждането на инфраструктурата и производството на сателитите, необходими за предаване на слънчева енергия от космоса, но веднъж установен, лесният достъп до този изобилен енергиен източник може да намали разходите. За физическите лица това може да означава по-достъпни сметки за енергия, докато компаниите могат да се възползват от намалени оперативни разходи. 

Първоначалната инвестиция в инфраструктура и технологии обаче може да бъде значителна и може да има технически и регулаторни пречки за преодоляване. За правителствата това означава създаване на политики, които насърчават инвестициите и развитието в тази област, като същевременно гарантират спазването на съображенията за безопасност и опазване на околната среда. Може да се наложи образователните институции да адаптират учебните програми, за да подготвят следващото поколение инженери и учени за тази нова граница в производството на енергия. 

Последици от безжичната слънчева енергия

По-широките последици от безжичната слънчева енергия могат да включват: 

• Развиващите се страни се възползват от непрекъснато снабдяване с енергия, за да отучат икономиките си от базирани на въглерод форми на енергия, което води до по-чист и по-самостоятелен енергиен пейзаж.
• Все по-децентрализираните енергийни системи, тъй като отдалечените общности и градове могат да доставят енергия от космоса, вместо да изискват обширни преносни линии, изградени за свързването им с националните мрежи, насърчавайки местната автономия и намалявайки разходите за инфраструктура.
• Ускоряване на скоростта на глобалната декарбонизация, тъй като повече слънчева енергия може да бъде предоставена по-лесно и на надеждна основа, което допринася за значително намаляване на глобалните емисии на парникови газове.
• Развитието на нова индустрия за космическа енергия и нови кариери в подкрепа на тази индустрия, създаване на възможности за работа и стимулиране на икономически растеж в сектори, свързани с космически технологии и възобновяема енергия.
• Правителствата създават политики за регулиране на космическата слънчева енергия, което води до нови правни рамки, които балансират защитата на околната среда, безопасността и търговските интереси.
• Потенциалното намаляване на енергийната бедност, тъй като космическата слънчева енергия става по-достъпна и достъпна, което води до подобряване на стандарта на живот и икономическите възможности в регионите с недостатъчно обслужване.
• Промяна в градоустройственото планиране и архитектурния дизайн за приспособяване на базирани в космоса системи за слънчева енергия, което води до нови строителни стандарти и обществени планове, които оптимизират енергийната ефективност.
• Появата на образователни програми, фокусирани върху космическата слънчева енергия, което води до ново поколение професионалисти, обучени в тази специализирана област и повишава технологичния напредък.
• Потенциални геополитически напрежения, произтичащи от контрола и достъпа до космическа слънчева енергия, водещи до нови международни споразумения и сътрудничество за осигуряване на справедливо разпределение и предотвратяване на конфликти.

Въпроси за разглеждане

• Какви предизвикателства при поддръжката представляват съоръженията за слънчева енергия, базирани в космоса, в сравнение с тези, построени на Земята? 
• Безжичната слънчева енергия по-добра ли е от вече съществуващите източници на енергия и какви са нейните потенциални недостатъци? 
• Космическото производство на слънчева енергия по-икономично ли е в сравнение с вариантите за наземно производство на енергия?