ワイヤレス太陽光発電: 地球規模で影響を与える可能性のある太陽光エネルギーの未来的な応用

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  クォンタムラン・フォーサイト
• 2022 年 4 月 14 日

洞察の要約

宇宙太陽光発電プロジェクト（SSPP）を通じて宇宙から太陽エネルギーを利用することは、私たちがエネルギーにアクセスして利用する方法を再定義し、従来のエネルギー源に代わるより信頼性が高くクリーンな代替手段を提供する可能性があります。 このプロジェクトの成功は、新たな宇宙エネルギー産業の創出とともに、エネルギーコストの大幅な低下、分散型エネルギーシステム、世界的な脱炭素化の加速につながる可能性がある。 しかし、宇宙ベースの太陽エネルギーへの取り組みには、多額の初期投資、技術的および規制上のハードル、潜在的な地政学的緊張などの課題も存在します。

ワイヤレス太陽光発電のコンテキスト

ワイヤレス太陽光発電の開発を推進し、CALTECH が率いるこのプロジェクトは、Space Solar Power Project (SSPP) と呼ばれています。 このプロジェクトの目標は、マイクロ波を介してワイヤレスでエネルギーを地球に送信することです。 この太陽エネルギーは、太陽電池パネルを搭載したエネルギー送信衛星を使用して宇宙から大規模に収集されます。 人工衛星は、巨大な鏡を使用して、鏡よりもかなり小さい太陽集熱器のアレイに太陽波を放射することによって、太陽光発電を収集します。 このプロジェクトの最終的な目標は、地上の太陽光発電施設の限界を克服し、電力貯蔵の必要性をなくすことです。 

短期的には、プロジェクトの研究者が直面する最も重要な課題は、宇宙から地表に伝達されるエネルギーの損失を制限することです。 幸いなことに、進歩が見られます。 現在のプロジェクト ロードマップに基づくと、このイニシアチブは 2023 年の第 100 四半期に開始段階に達すると予想され、CALTECH は 2021 年 XNUMX 月に SSPP に対して XNUMX 億ドルを受け取ります。 

このマイルストーンには、実証機のプロトタイプを地球の軌道に打ち上げることが含まれます。 これらのプロトタイプは、太陽光を電気エネルギーに変換し、高周波と分配用の微細構造を使用してそのエネルギーを自由空間にワイヤレスで送信する多機能技術を表しています。 （注目すべきことに、中国政府も重慶大学マイクロエレクトロニクス学部を通じて同様の研究イニシアチブに資金を提供している。）

破壊的な影響

地球上で生成される従来の太陽エネルギーは天候や日照条件に影響される可能性がありますが、宇宙ベースの太陽エネルギーはより信頼性の高いエネルギー源となる可能性があります。 この機能により、太陽エネルギーがベースロード電力オプションとして機能し、通常は核燃料や石炭やガスなどの化石燃料が担う役割を担うことができる可能性があります。 宇宙ベースの太陽エネルギーへの移行は、エネルギー産業を再構築し、よりクリーンで信頼性の高いエネルギー源を提供する可能性があります。

SSPPプロジェクトが成功し、2050年代までに大規模に実施されれば、エネルギー価格の大幅な下落につながる可能性がある。 主なコストは、宇宙から太陽エネルギーを伝送するために必要なインフラストラクチャの構築と衛星の製造にかかるが、いったん確立されれば、この豊富なエネルギー源へのアクセスが容易になるため、コストが削減される可能性がある。 これは個人にとっては光熱費がより手頃な価格になることを意味し、企業は運用コストの削減による恩恵を受ける可能性があります。 

ただし、インフラストラクチャとテクノロジーへの初期投資は多額になる可能性があり、技術的および規制上のハードルを克服する必要がある場合があります。 政府にとって、これは、安全性と環境への配慮を確実に満たしながら、この分野への投資と開発を促進する政策を策定することを意味します。 教育機関は、エネルギー生産におけるこの新たなフロンティアに向けて次世代のエンジニアや科学者を準備するためにカリキュラムを適応させる必要があるかもしれません。 

ワイヤレス太陽光発電の影響

ワイヤレス太陽光発電の広範な影響には次のものが含まれる可能性があります。 

• 途上国は途切れのないエネルギー供給の恩恵を受け、経済を炭素ベースのエネルギーから脱却し、よりクリーンでより自給自足的なエネルギー環境を実現しています。
• 遠隔地のコミュニティや町では、分散型エネルギー システムが増加しており、国家送電網に接続するために建設された大規模な送電線を必要とする代わりに、宇宙からエネルギーを調達できるため、地方自治が促進され、インフラ コストが削減されます。
• より多くの太陽エネルギーをより簡単かつ信頼性の高いベースで提供できるため、世界的な脱炭素化の速度が加速し、世界的な温室効果ガス排出量の大幅な削減に貢献します。
• 新しい宇宙エネルギー産業とこの産業をサポートする斬新なキャリアの発展により、雇用機会が創出され、宇宙技術と再生可能エネルギーに関連する分野の経済成長が刺激されます。
• 政府は宇宙ベースの太陽エネルギーを規制する政策を策定し、環境保護、安全性、商業的利益のバランスをとる新しい法的枠組みにつながります。
• 宇宙ベースの太陽エネルギーがより利用しやすく手頃な価格になることで、エネルギー貧困が削減される可能性があり、サービスが十分に受けられていない地域の生活水準と経済的機会の向上につながります。
• 宇宙ベースの太陽エネルギー システムに対応するための都市計画と建築設計の変更。エネルギー効率を最適化する新しい建築基準とコミュニティ レイアウトにつながります。
• 宇宙ベースの太陽エネルギーに焦点を当てた教育プログラムの出現により、この専門分野で訓練を受けた新世代の専門家が生まれ、技術の進歩が促進されました。
• 宇宙ベースの太陽エネルギーの管理とアクセスから生じる潜在的な地政学的な緊張は、公平な分配を確保し、紛争を防ぐための新しい国際協定や協力につながります。

考慮すべき質問

• 地球上に構築されたものと比較して、宇宙に基づく太陽エネルギー施設にはどのようなメンテナンス上の課題がありますか? 
• ワイヤレスソーラーパワーは、既存の電源よりも優れていますか?また、潜在的な欠点は何ですか? 
• 宇宙ベースの太陽エネルギー生成は、地上ベースのエネルギー生成オプションと比較してより経済的ですか?