ฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศสามารถส่งกระแสไฟฟ้ามายังโลกได้อย่างไร.

ฟังดูดีเกินจริง: แผนการเก็บเกี่ยวพลังงานแสงอาทิตย์จากอวกาศแล้วส่งพลังงานมายังโลกโดยใช้ไมโครเวฟ

แต่เป็นสิ่งที่อาจเกิดขึ้นในปี 2035 ตามคำกล่าวของ Martin Soltau ประธานร่วมของ Space Energy Initiative (SEI) ซึ่งเป็นความร่วมมือระหว่างภาคอุตสาหกรรมและนักวิชาการ

SEI กำลังทำงานในโครงการชื่อ Cassiopeia ซึ่งวางแผนที่จะวางกลุ่มดาวบริวารขนาดใหญ่มากในวงโคจรสูงของโลก

เมื่อติดตั้งแล้ว ดาวเทียมจะเก็บเกี่ยวพลังงานแสงอาทิตย์และส่งสัญญาณกลับลงมายังโลก

เขากล่าวว่าศักยภาพเกือบจะไร้ขีดจำกัด

“ตามทฤษฎีแล้ว มันสามารถจ่ายพลังงานทั้งหมดของโลกได้ในปี 2050” เขากล่าว

“มีที่ว่างเพียงพอในวงโคจรสำหรับดาวเทียมพลังงานแสงอาทิตย์ และแหล่งพลังงานของดวงอาทิตย์ก็มีมากมาย แถบแคบๆ รอบวงโคจรของโลกที่อยู่นิ่งๆ ได้รับพลังงานมากกว่า 100 เท่าต่อปี มากกว่าที่มวลมนุษยชาติคาดว่าจะใช้ในปี 2050 “นาย Soltau กล่าว

เมื่อต้นปีนี้รัฐบาลสหราชอาณาจักรประกาศเงินทุน 3 ล้านปอนด์สำหรับโครงการพลังงานแสงอาทิตย์บนอวกาศ (SBSP) หลังจากการศึกษาด้านวิศวกรรมที่ดำเนินการโดยที่ปรึกษา Frazer-Nash ซึ่งสรุปว่าเทคโนโลยีนี้ใช้งานได้จริง

SEI หวังว่าจะได้เงินก้อนโต

ดาวเทียมจะประกอบขึ้นจากโมดูลขนาดเล็กที่เหมือนกันหลายแสนชิ้นที่ผลิตในโรงงานบนโลก และประกอบกันในอวกาศโดยหุ่นยนต์อัตโนมัติ ซึ่งจะให้บริการและบำรุงรักษาด้วย

พลังงานแสงอาทิตย์ที่รวบรวมโดยดาวเทียมจะถูกแปลงเป็นคลื่นวิทยุความถี่สูงและส่งสัญญาณไปยังเสาอากาศที่แก้ไขบนโลก ซึ่งจะแปลงคลื่นวิทยุเป็นไฟฟ้า

ดาวเทียมแต่ละดวงสามารถส่งพลังงานได้ประมาณ 2 กิกะวัตต์เข้าสู่กริด ทำให้ดาวเทียมแต่ละดวงเทียบได้กับกำลังไฟฟ้าที่ส่งไปยังโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

บนโลกนี้ แสงแดดถูกกระจายโดยชั้นบรรยากาศ แต่ในอวกาศนั้นมาจากดวงอาทิตย์โดยตรงโดยไม่มีการรบกวน

ดังนั้นแผงโซลาร์เซลล์ตามอวกาศจึงสามารถรวบรวมพลังงานได้มากกว่าแผงโซลาร์ที่มีขนาดใกล้เคียงกันบนโลก

โครงการที่คล้ายกันนี้อยู่ระหว่างการพัฒนาที่อื่น

ภาพประกอบจาก Space Energy Initiative
แหล่งที่มาของรูปภาพเสย
คำบรรยายภาพ,
Space Energy Initiative ได้ออกแบบดาวเทียมเพื่อรวบรวมพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศ
ตัวอย่างเช่น ในสหรัฐอเมริกา ห้องปฏิบัติการวิจัยกองทัพอากาศ (AFRL) กำลังทำงานเกี่ยวกับเทคโนโลยีที่สำคัญบางอย่างที่จำเป็นสำหรับระบบดังกล่าว ในโครงการที่เรียกว่า Space Solar Power Incremental Demonstration and Research (SSPIDR)

สิ่งเหล่านี้รวมถึงการปรับปรุงประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ การแปลงความถี่จากแสงอาทิตย์เป็นวิทยุ และการสร้างลำแสง ตลอดจนลดความผันผวนของอุณหภูมิอย่างมากในส่วนประกอบของยานอวกาศ และการออกแบบโครงสร้างสำหรับโครงสร้างที่ปรับใช้ได้

ปลายปีที่แล้ว ทีมงานประสบความสำเร็จในการแสดงส่วนประกอบใหม่สำหรับกระเบื้องแซนวิช ซึ่งใช้ในการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นคลื่นวิทยุ

ดังนั้นจึงปลอดภัยที่จะส่งพลังงานกลับสู่โลก?

ในรายงานปี 2009 James Logan นักวิทยาศาสตร์ของ Nasa ได้พิจารณาประเด็นด้านความปลอดภัย ในรายงานของเขา เขากล่าวว่า ความเข้มของลำแสงไมโครเวฟตามพื้นที่โดยทั่วไปจะสูงถึง 30mW/cm2 ที่จุดศูนย์กลาง ซึ่งแรงประมาณ 3% เมื่อเทียบกับเตาไมโครเวฟแบบวางบนเคาน์เตอร์ทั่วไป

ที่ขอบเขตของมัน พลังงานจากลำแสงจะใกล้เคียงกับปริมาณรังสีที่มาตรฐานปัจจุบันอนุญาตให้รั่วไหลได้ไกลถึง 5 ซม. จากเตาไมโครเวฟ

แม้ว่านกจะสามารถตรวจจับลำแสงไมโครเวฟได้ แต่ลำแสงดังกล่าว “ไม่เคยเข้าใกล้นกที่กำลัง ‘ทำอาหาร’ เลยแม้แต่น้อย” รายงานระบุ

เส้นสีเทาการนำเสนอ
เทคโนโลยีเพิ่มเติมของธุรกิจ:

ทำไมจึงใช้เลเซอร์เขียนภายในเพชร
ยุโรปเผชิญกับการตัดสินใจที่ยากลำบากเกี่ยวกับพลังงานนิวเคลียร์
ออสเตรเลียท้าทายจีนในการขุดหาองค์ประกอบที่จำเป็น
อนาคตพลังงานแสงอาทิตย์ของอินเดียขัดแย้งกับชีวิตในท้องถิ่น
แกดเจ็ต DIY ที่สามารถลดค่าไฟของคุณได้
เส้นสีเทาการนำเสนอ
แม้ว่าอุปสรรค์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดหลายข้อได้ถูกเคลียร์ไปแล้ว แต่ก็ยังมีปัญหาที่อาจเกิดขึ้น

ดร. Jovana Radulovic อาจารย์ประจำอุณหพลศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยพอร์ตสมัธกล่าวว่า “ความเห็นส่วนตัวของฉันในเรื่องนี้คือเราชอบคิดว่ามีเทคโนโลยีอยู่ที่นั่นแล้ว แต่ยังไม่พร้อมสำหรับเราที่จะเริ่มดำเนินโครงการที่ซับซ้อนเช่นนี้” เชี่ยวชาญด้านระบบพลังงานหมุนเวียน

เธอชี้ให้เห็นว่าการปล่อยแผงโซลาร์เซลล์จำนวนมากขึ้นสู่อวกาศจะมีค่าใช้จ่ายสูง และเนื่องจากโครงการใดๆ อาจต้องปล่อยเป็นร้อยๆ ครั้ง ก็จะสร้างก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมาก

แต่มีเหตุผลสำหรับการมองโลกในแง่ดี การวิเคราะห์ด้านสิ่งแวดล้อมของโครงการ Cassiopeia โดย University of Strathclyde ได้สรุปว่าโดยรวมแล้ว รวมถึงการปล่อยก๊าซคาร์บอนฟุตพริ้นต์อาจน้อยกว่าครึ่งหนึ่งของแสงอาทิตย์บนพื้นดิน ที่ประมาณ 24 กรัมของ CO2 ต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมง

Martin Soltau ประธานร่วมของ Space Energy Initiative (SEI)
แหล่งที่มาของรูปภาพเสย
คำบรรยายภาพ,
ฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์บนอวกาศสามารถจัดหาพลังงานทั้งหมดของโลกได้ Martin Soltau กล่าว
ในขณะเดียวกัน นาย Soltau กล่าวว่า กรณีเศรษฐกิจดีขึ้นตลอดเวลา

“ค่าใช้จ่ายในการเปิดตัวลดลงถึง 90% และยังคงลดลงอย่างต่อเนื่อง และสิ่งนี้ได้เปลี่ยนเกมสำหรับเศรษฐกิจ” เขากล่าว

“ประการที่สอง มีความก้าวหน้าอย่างแท้จริงในการ รับทำบัญชี ออกแบบดาวเทียมพลังงานแสงอาทิตย์ เพื่อให้พวกมันเป็นแบบโมดูลาร์มากขึ้น ซึ่งให้ความยืดหยุ่นและลดต้นทุนการผลิต ประการที่สาม เรามีความก้าวหน้าอย่างแท้จริงในด้านวิทยาการหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติ”

ด้วยเงินทุนที่จำกัดจากรัฐบาลสหราชอาณาจักร SEI หวังว่าจะดึงดูดการลงทุนภาคเอกชนสำหรับเทคโนโลยีบางอย่างที่เกี่ยวข้อง อย่างไรก็ตาม Dr. Radulovic เตือนว่า ไทม์ไลน์ที่เสนออาจเป็นการมองโลกในแง่ดีเกินไป

“ฉันคิดว่าด้วยการลงทุนจำนวนมากและความพยายามที่มุ่งเน้นในด้านนี้ ไม่มีเหตุผลใดที่เราไม่สามารถติดตั้งระบบและดำเนินการเป็นโครงการนำร่องขนาดเล็กได้ในอนาคตอันใกล้” เธอกล่าว

“แต่บางอย่างในระดับใหญ่ – เรากำลังพูดถึงแผงโซลาร์เซลล์หลายกิโลเมตร – จะใช้เวลานานกว่ามาก”

ข้อมูลจาก www.bbc.com