Солнечные электростанции будущего

Несмотря на «сланцевую революцию», как минимум на полвека отсрочившую мрачные прогнозы относительно исчерпания запасов ископаемых углеводородов на Земле, ученые продолжают поиски новых источников энергии, способных обеспечить растущие потребности человечества в будущем.

Одна из самых больших проблем наступившего XXI века — найти способ, как генерировать ее в достаточных объемах, как можно более дешево и с наименьшим количеством вредных побочных эффектов, а также максимально удобно и без потерь доставлять потребителям. Одним из перспективных решений может стать концепция «Инициативы космической солнечной энергии» (SSPI), совместно разрабатываемая Калифорнийским технологическим институтом (Caltech) и корпорацией Northrup Grumman.

Основным результатом работ, планируемых в рамках этой инициативы, является разработка технологий, которые бы позволили собирать огромные космические конструкции, намного превышающие по размерам все когда-либо построенное на околоземной орбите.

Идея «доставки» энергии на Землю из космоса, в принципе, не нова: свыше сотни лет назад уже существовали первые проекты освещения ночной стороны планеты и приполярных областей с помощью огромных зеркал, расположенных на больших высотах. Концепция SSPI предполагает более сложный подход, предусматривающий преобразование солнечного
света в электричество и дальнейшую передачу энергии на наземные приемники в форме направленного микроволнового излучения. Приемник может находиться где угодно — высоко в горах, на острове в океане и даже на борту самолета. При этом отпадает необходимость в строительстве дорогостоящих линий электропередач.

Фотогальванические панели должны состоять из энергопреобразующих сегментов, имеющих размеры 10×10 см, толщину около 3 см и массу меньше одного грамма. Предполагается, что четыре сотни таких базовых сегментов будут собраны в солнечную батарею, а 900 таких батарей, в свою очередь — в одно большое «поле», размещенное в свернутом виде на космическом аппарате. После его выведения на орбиту вся конструкция развернется в рабочее состояние и ее плоскость займет положение перпендикулярно солнечным лучам. При КПД фотоэлектрического преобразователя 40% он сможет выдавать мощность около 2 МВт.

Концепция предусматривает размещение на околоземной орбите 2500 спутников, объединенных в единое поле и образующих солнечную электростанцию с площадью поверхности 9 км². Она будет способна преобразовывать лучистую энергию в направленный энергетический поток, который может приниматься с помощью сравнительно недорогих и несложных устройств на Земле.

Легкие и дешевые в производстве многофункциональные энергопреобразующие сегменты могут быть использованы при создании других космических систем. В процессе эксплуатации в условиях открытого космоса спутники обычно получают повреждения, вызванные воздействием солнечных вспышек или ударами микрометеоритов, но в данном случае выйти из строя могут только некоторые сегменты, что не приведет к катастрофическим последствиям для всей конструкции.

Участники проекта убеждены в его перспективности и считают, что инвесторы должны проявить к нему серьезный интерес. Мощностей современной электронной промышленности и частных ракетно-космических корпораций уже вполне достаточно как для создания многофункциональных сегментов и сборки из них энергогенерирующих конструкций, так и для их транспортировки на орбиту. Также не исключено, что к похожим техническим решениям давно пришли разумные жители других планет, которые успешно реализовали эти идеи и заполнили окрестности своих светил миллионами огромных панелей, поглощающих звездное излучение и преобразующих его в более удобные формы энергии…