Дискуссии

« вернуться к списку

версия для печати

За энергией – в космос

Фотография с сайта rian.ruОсновным источником энергии для человечества до сих пор остается природное топливо – углеводороды (нефтепродукты, газ, уголь). Его использование оказывает исключительно негативное воздействие на окружающую среду, не говоря уже об ограниченности земных ресурсов. Частично решить проблему позволяет атомная энергетика, а также возобновляемые источники энергии (гидро, приливные, геотермические, ветровые электростанции). Но и тогда останется открытым вопрос транспорта, работающего, как правило, на жидких углеводородных соединениях. Словом, пока не найдено общей концепции и технологического решения этих взаимосвязанных энергетических и экологических проблем. Между тем, наиболее рациональным выходом из сложившейся ситуации может стать переход к энергоснабжению из космоса.

Как известно, Солнце всегда было первичным источником энергии для нашей планеты. Благодаря этой звезде, на Земле накоплены и запасы углеводородов, которые мы сегодня активно сжигаем. Для того, чтобы сегодня человечество смогло удовлетворить свои нужды в энергоресурсах, требуется ежегодно 10 млрд. т условного топлива. Если энергию, поставляемую Солнцем на Землю за год, перевести в то же условное топливо, то эта цифра составит около 100 триллионов т. Взяв для своего внутреннего потребления хотя бы один процент, т.е. 1 триллион т этого самого условного топлива, человек решил бы многие свои проблемы на века вперед.

Наиболее простой способ преобразования энергии солнечного излучения в электрический ток – использование так называемого внешнего фотоэффекта, когда кванты света "вышибают" из поставленного перед ним материала электроны. Впервые получить электрический ток таким образом удалось в 1930 годы советским физикам из ленинградского Физико-технического института. Правда, КПД тогдашних солнечных сернисто-гелиевых элементов еле дотягивал до 1%. Но уже с 1958 г. кремневые солнечные батареи стали основным источником электроэнергии на космических аппаратах. К середине 70-х годов КПД солнечных элементов приблизился к 10-процентной отметке и почти два десятилетия оставался на этом рубеже. И лишь к середине 90-х КПД удалось поднять до 15%, а к началу нового века – до 20%.

В основном этого удалось добиться за счет совершенствования технологий получения из кварцитов чистого кремния – основного материала для производства солнечных элементов. Кстати, самые крупные залежи особо чистых кварцитов находятся в России, и запасы их огромны. А недавно Объединенный институт ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне продемонстрировал фотоэлемент с почти 50% КПД. Ученые назвали свое творение "звездной батареей". Она стала примером того, как при помощи нанотехнологии можно улучшить эффективность давно известных процессов.

В кремниевую пленку толщиной всего 0,5 мм научились внедрять мельчайшие частицы золота. При этом свойства материала изменились настолько сильно, что если в обычных фотоэлементах для получения одного электрона требуется 5-6 фотонов света, то здесь можно обойтись всего двумя, а в перспективе и одним. На практике это означает, что с 1 кв. м солнечной батареи можно получить около 600 вт, а в дальнейшем и 1 кВт электроэнергии. В отличие от обычного кремния полученный материал оказался чувствительным к широкому диапазону солнечного излучения – от ультрафиолета до инфракрасного диапазона.

Из того же вещества дубнинские ученые сделали и суперконденсатор. Цилиндрик диаметром 3 см может хранить в 900 раз больше энергии, чем автомобильный аккумулятор. И это тоже очень важно, поскольку солнечные электростанции работают только днем, а энергия нужна круглосуточно. Поэтому на ночь ее нужно запасать в достаточно емких "энергохранилищах".

Первая промышленная солнечная электростанция (СЭС) была построена в 1985 г. в СССР в Крыму, недалеко от г. Щелкино. Она имела пиковую мощность в 5 МВт. Столько же, сколько у первого ядерного реактора. Однако в середине 1990-х годов станция был закрыта, поскольку стоимость вырабатываемой ею электроэнергии оказалась довольно высокой. Одна из причин – недостаточная эффективность работы СЭС в земных условиях. Отсюда решение – строить такие электростанции в космосе.

Эта идея серьезно обсуждалась на Президиуме АН СССР уже вскоре после полета Юрия Гагарина и была признана заслуживающей внимания. В последующие годы проекты космических солнечных электростанций (КСЭС) стали рождаться как грибы после дождя, особенно в годы энергетического кризиса середины 1970-х годов. Но все они были "привязаны" к геостационарной орбите, заполненной почти до разумного предела информационными спутниками многих стран. Наличие там еще и электростанций могло стать серьезной помехой для их работы.

Надо сказать, что для России в принципе более предпочтительна для размещения КСЭС вытянутая 12-часовая солнечно-синхронная или приближающаяся к ней по параметрам орбита. В этом случае электростанция станет "восходить" над горизонтом дважды в сутки. Апогей ее орбиты будет находиться над Северным полюсом на высоте 40000 км, а перигей – в районе Южного полюса на расстоянии 500 км от земной поверхности. Энергия от одной такой КСЭС будет подаваться в течение 8 часов с апогейного участка, причем в наиболее нуждающиеся в ней северные районы страны. В остальные 4 часа происходит накопление энергии аккумуляторными станциями.

Для доставки на рабочие орбиты элементов КСЭС и их сборки, а в дальнейшем и обслуживания станции потребуется разработка монтажных, воздушно-космических и межорбитальных транспортных космических комплексов, что в целом представляет не менее сложную задачу, чем создание самих КСЭС. Но в любом случае солнечные электростанции в космосе представляются более дешевым и перспективным вариантом решения энергетических проблем на Земле, чем доставка с Луны пресловутого Гелия-3 для термоядерных электростанций.

Мнение автора может не совпадать с позицией редакции

Юрий Зайцев, эксперт Института космических исследований для РИА Новости

источник: РИА "Новости"

Последние материалы раздела

• 30 декабря 2016
  Диссертация Мединского как летучий голландец
• 30 декабря 2016
  Работа есть — денег нет
• 29 декабря 2016
  "Основной удар придется на московские и петербургские институты"
• 29 декабря 2016
  Советник Путина: Россию могут отключить от интернета
• 28 декабря 2016
  Драйверы инноваций

Обсуждение

roudnev
22 августа 2007 04:31

А из чего Вы предлагаете делать опоры для ЛЭП? Больно высокие получаются...
Или Вы "лучик смерти" предлагаете на землю пустить? Гонку вооружений в космосе начать? Кто там бубнит про технологии двойного назначения? А про террористические угрозы помним?
Надеюсь, что я сильно ошибаюсь, но я лишь утвердился в своем убеждении, что в России больше никогда не будет реализовано ни одного стратегического космического проекта – силенок не хватит.

Мечтать, вообще-то, полезно. Вот если бы уважаемый эксперт Института космических исследований честно задал бы вопрос публике: "Глядите, какая мечта классная, и даже осуществимая. Вот только чем электричество возить – непонятно... Может что придумаете?" Если бы так был вопрос поставлен – я бы промолчал. А так – очередное надувательство щек и никчемная маниловщина. (Беспочвенные подозрения, что кто-то там в космосе пытается просто оторвать денег на строительство энергетической сверхдержавы я категорически, с негодованием отметаю! Не способны наши люди на такую гнусность!)

Впрочем, когда источник – РИА Новости... Какие могут быть дискуссии?

Добавить комментарий

Обсуждение материалов доступно только после регистрации.

« к началу страницы