Energia przez całą dobę bez hektarów ziemi pod farmy słoneczne lub wiatrowe. Nowe odkrycie w Japonii

Inżynierowie z Japan Space Systems po raz pierwszy pomyślnie przekazali energię mikrofalową z samolotu odrzutowego lecącego z prędkością 310 mil na godzinę do anteny naziemnej na odległość 3 mil (5 km), co dowodzi, że niezbędna technologia do przesyłania energii z paneli słonecznych na orbicie jest dostępna i działa. To osiągnięcie jest zgodne z ostatnimi eksperymentami kosmicznymi Caltech, inicjatywą SOLARIS Europejskiej Agencji Kosmicznej, amerykańskim projektem SSPIDR Arachne, chińskim poligonem doświadczalnym Zhuri i brytyjską koncepcją CASSIOPeiA. Łącznie te wysiłki napędzają znaczącą globalną konkurencję w zakresie dostarczania ciągłej energii o zerowej emisji bez potrzeby rozległych terenów pod farmy słoneczne lub wiatrowe.

• Postęp technologiczny z Japonii zmienia krajobraz energetyczny
• Zanurz się w światowym dążeniu do niezawodnej, czystej energii — i odkryj, kto ma największe szanse na sukces
• Dowiedz się, dlaczego energia kosmiczna może mieć kluczowe znaczenie dla przyszłości przemysłu i bezpieczeństwa
• Dowiedz się, dlaczego to idealny moment na zapoznanie się z tą technologią
• Dodatkowe informacje biznesowe można znaleźć na stronie Businessinsider.com.pl

Pilna potrzeba walki ze zmianą klimatu i odchodzenie od paliw kopalnych skłaniają rządy i przedsiębiorstwa do poszukiwania całodobowych rozwiązań energetycznych. Panele kosmiczne mogą ominąć noc, chmury i sezonowe zmiany światła słonecznego i mogą produkować do ośmiu razy więcej energii na metr kwadratowy krzemu w porównaniu z instalacjami naziemnymi.

Jednocześnie szybko spadające koszty wystrzeliwania ładunków (głównie dzięki rakietom wielokrotnego użytku) oraz pojawienie się elastycznych paneli fotowoltaicznych przypominających folię znacząco obniżyły bariery wejścia w porównaniu z prognozami z lat 70.

Ale jak działa ta technologia? Na orbicie rozkładane fotowoltaiczne „żagle” zamieniają światło słoneczne na prąd stały . Prąd ten jest przekształcany w mikrofale o częstotliwości około 2,45 GHz za pomocą specjalistycznych płyt warstwowych. Setki tysięcy mini-nadajników działa w precyzyjnej synchronizacji; interferencja fal mikrofalowych powoduje wzmocnienie w jednym punkcie, a wygaszenie poza tym punktem. W rezultacie wiązka jest kierowana do wyznaczonej anteny na Ziemi. W tej antenie diody Schottky'ego odwracają proces: mikrofale są przekształcane z powrotem w prąd przemienny, który jest zsynchronizowany z siecią energetyczną. Mówiąc prościej, przypomina to ogromną ładowarkę bezprzewodową przesyłającą prąd z kosmosu bezpośrednio do „gniazdka” na Ziemi.

Przeczytaj także: Początek rywalizacji w kosmicznym internecie. Jeff rzuci wyzwanie Elonowi

Przełom w Japonii: Pierwszy krok w kierunku satelity OHISAMA

W maju firma JSS zaprezentowała swoją zdolność do utrzymywania skupionej wiązki z ruchomej platformy, co jest kluczowe dla satelity poruszającego się z prędkością 17 000 mil na godzinę, aby skutecznie „śledzić” cel.

Kolejna faza obejmie wystrzelenie w 2025 r. satelity OHISAMA o masie 180 kg, który przez kilka minut będzie przesyłał z wysokości 400 km moc około 1 kW — wystarczającą do zasilenia zmywarki do naczyń, ale co ważniejsze, do potwierdzenia precyzyjnego sterowania wiązką z orbity.

Więcej szczegółów znajdziesz pod filmem:

W USA Laboratorium Badawcze Sił Powietrznych przygotowuje misję Arachne (SSPIDR), której celem jest przetestowanie w 2025 r. segmentu nadawczo-odbiorczego o powierzchni kilku metrów, co przebije próg jednego metra kwadratowego dla modułu aktywnej konwersji.

Europejska Agencja Kosmiczna prowadzi projekt SOLARIS, w ramach którego do 2025 r. ma zostać przeprowadzona ocena opłacalności i przepisów, a do 2030 r. ma zostać wysłany demonstrator zdolny do dostarczenia setek kilowatów.

W Chinach kompleks Zhuri w Xian zakończył kompleksowe naziemne testy mikrofalowe w 2022 r. i przygotowuje 10-kilowatowy demonstrator orbitalny na 2028 r. Tymczasem brytyjski startup Space Solar pracuje nad koncepcją CASSIOPeiA, przewidując komercyjnego satelitę gigawatowego do lat 30. XXI wieku.

Nie przegap: Magnat węglowy buduje teraz mega farmę słoneczną, pięć razy większą niż Paryż

Rozważania ekonomiczne, bezpieczeństwo i wyzwania

Analitycy NASA prognozowali w styczniu 2024 r., że w oparciu o obecne stawki startowe koszt energii z systemu geostacjonarnego może spaść z historycznego 1 USD do około 0,61 USD za kWh. Chociaż jest to nadal ponad dziesięć razy droższe niż energia elektryczna wytwarzana z naziemnych farm fotowoltaicznych, zaczyna być dostępne dla wielu wyspecjalizowanych konsumentów.

Najpoważniejszym czynnikiem kosztowym pozostaje wystrzelenie i montaż na orbicie infrastruktury o wadze megaton , dlatego obecne projekty skupiają się na modułach, które mogą być montowane w kosmosie przez roboty, a także na masowej produkcji komponentów na Ziemi.

Źródło