Τα διαστημικά πάνελ είναι το μέλλον των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας
Photo Credits: Shutterstock

Τα διαστημικά πάνελ είναι το μέλλον των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας

[rt_reading_time postfix="minutes" postfix_singular="minute"] read
Share it:

Οι διαστημικοί σταθμοί παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας μετατρέπονται από ένα μακρινό όνειρο σε μία σημαντική προοπτική της μηχανικής, καθώς οι επιστήμονες ελπίζουν ότι θα μπορέσουν να μεταφέρουν ηλιακά πάνελ για την παραγωγή ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στο διάστημα.

Ακούγεται σαν σενάριο επιστημονικής φαντασίας: γιγαντιαίοι ηλιακοί σταθμοί που αιωρούνται στο διάστημα και εκπέμπουν τεράστιες ποσότητες ενέργειας στη Γη.

Για ένα μεγάλο χρονικό διάστημα, η ιδέα – που αναπτύχθηκε για πρώτη φορά από τον Ρώσο επιστήμονα Κονσταντίν Τσιολκόφσκι τη δεκαετία του 1920 – αποτέλεσε κυρίως μια έμπνευση για τους συγγραφείς.

Ωστόσο, έναν αιώνα αργότερα, οι επιστήμονες πραγματοποιούν τεράστια βήματα για να κάνουν αυτήν την ιδέα πράξη. Ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος έχει αντιληφθεί τη δυναμική αυτών των προσπαθειών και προσπαθεί να χρηματοδοτήσει τέτοιες καινοτομίες, προβλέποντας ότι ο πρώτος βιομηχανικός πόρος που θα καρπωθούμε από το διάστημα θα είναι η «ισχύς της ακτινοβολίας» (beamed power).

Η κλιματική αλλαγή είναι η μεγαλύτερη πρόκληση της εποχής μας, οπότε διακυβεύονται πολύ σημαντικά ζητήματα. Από τις συνεχώς αυξανόμενες θερμοκρασίες παγκοσμίως έως τη μεταβολή των καιρικών συνθηκών, οι επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής γίνονται ήδη αισθητές σε ολόκληρο τον πλανήτη.

Η υπέρβαση αυτής της πρόκλησης απαιτεί ριζικές αλλαγές στον τρόπο παραγωγής και αξιοποίησης ενέργειας. Ο στόχος είναι οι σταθμοί ηλιακής ενέργειας στο διάστημα να γίνουν πραγματικότητα μέσα στις επόμενες δεκαετίες.

Οι τεχνολογίες ανανεώσιμων πηγών ενέργειας έχουν αναπτυχθεί σε υπερθετικό βαθμό τα τελευταία χρόνια, με βελτιωμένη απόδοση και χαμηλότερο κόστος. Όμως, υπάρχει ένα σημαντικό εμπόδιο στη χρήση αυτών των τεχνολογιών: το γεγονός ότι δεν είναι σε θέση να μας εφοδιάσουν με συνεχή παροχή ενέργειας.

Οι αιολικές και ηλιακές εγκαταστάσεις παράγουν ενέργεια μόνο όταν φυσάει άνεμος ή εκπέμπεται ηλιακό φως – αλλά χρειαζόμαστε ηλεκτρική ενέργεια όλο το εικοσιτετράωρο. Τελικά, χρειαζόμαστε έναν τρόπο αποθήκευσης της ενέργειας σε μεγάλη κλίμακα προτού μπορέσουμε να βασιστούμε ολοκληρωτικά σε ανανεώσιμες πηγές.

Πώς μπορούν να μας ωφελήσουν τα διαστημικά ηλιακά πάνελ

Ενας πιθανός τρόπος για να γίνει αυτό θα ήταν η παραγωγή ηλιακής ενέργειας στο διάστημα. Υπάρχουν πολλά πλεονεκτήματα σε αυτή τη διαδικασία. Ενας σταθμός ηλιακής ενέργειας από διαστημικά πάνελ θα μπορούσε να περιστρέφεται γύρω από τον ήλιο 24 ώρες την ημέρα.

Η ατμόσφαιρα της Γης απορροφά και αντανακλά μέρος του φωτός του Ηλιου και έτσι τα ηλιακά πάνελ πάνω από την ατμόσφαιρα της γης θα δέχονται περισσότερο ηλιακό φως και θα παράγουν περισσότερη ενέργεια.

Ηλιακό πάνελ
Μια διαστημική ηλιακή «συστοιχία» θα μπορούσε να αποτελείται από μία μεγάλη δομή ή πολλές μικρότερες συγκεντρωμένες. © NASA

Ωστόσο, μία από τις βασικές προκλήσεις που πρέπει να ξεπεραστούν είναι ο τρόπος συναρμολόγησης, εκτόξευσης και ανάπτυξης τόσο μεγάλων δομών. Ενας σταθμός ηλιακής ενέργειας μπορεί να καλύπτει μια έκταση 10 τετραγωνικών χιλιομέτρων – μέγεθος ισοδύναμο με 1.400 γήπεδα ποδοσφαίρου.

Η χρήση ελαφριών υλικών θα είναι επίσης κρίσιμη, καθώς το μεγαλύτερο κόστος θα είναι αυτό της εκτόξευσης του σταθμού στο διάστημα με κάποιον πύραυλο.

Επί του παρόντος βασιζόμαστε σε υλικά από τη Γη, όμως οι επιστήμονες εξετάζουν το ενδεχόμενο να χρησιμοποιήσουν πόρους από το διάστημα για τη διαδικασία κατασκευής, όπως υλικά που βρέθηκαν στη Σελήνη.

Μια εναλλακτική λύση θα ήταν να αναπτυχθεί ένα πλήθος χιλιάδων μικρότερων δορυφόρων που θα «συναντηθούν» στο διάστημα για να σχηματίσουν μια ενιαία, μεγάλη ηλιακή γεννήτρια.

Το 2017, ερευνητές στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια παρουσίασαν ένα σχέδιο για τη δημιουργία ενός αρθρωτού σταθμού παραγωγής ενέργειας, που θα αποτελείται από χιλιάδες πολύ ελαφριά ηλιακά κύτταρα.

Πρόσφατα, οι εξελίξεις στον τομέα της κατασκευής – όπως η τρισδιάστατη εκτύπωση – διερευνώνται επίσης για το πως θα μπορούσαν να συμβάλλουν στην παραγωγή ενέργειας στο διάστημα. Στο Πανεπιστήμιο του Λίβερπουλ, διερευνώνται νέες τεχνικές κατασκευής για την εκτύπωση φωτοηλεκτρικών κυττάρων σε ηλιακά πανιά (solar sails).

Ένα ηλιακό πανί είναι μια αναδιπλούμενη, ελαφριά και εξαιρετικά αντανακλαστική μεμβράνη ικανή να αξιοποιήσει την ακτινοβολία του Ηλιου για να ωθήσει ένα διαστημικό σκάφος χωρίς αυτό να χρησιμοποιεί καύσιμο.

Εξετάζεται το πως θα μπορούσαν να ενσωματωθούν ηλιακά κύτταρα σε δομές ηλιακών πανιών, ώστε να δημιουργηθούν μεγάλοι σταθμοί παραγωγής ενέργειας χωρίς καύσιμα.

Αυτοί οι μέθοδοι θα μας επέτρεπαν να κατασκευάσουμε τους σταθμούς παραγωγής ενέργειας στο διάστημα. Πράγματι, θα μπορούσε μια μέρα να είναι δυνατή η κατασκευή και ανάπτυξη των μονάδων στο διάστημα από τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό ή τον μελλοντικό σταθμό σεληνιακής πύλης που θα περιστρέφεται σε τροχιά γύρω από τη Σελήνη. Τέτοιες συσκευές θα μπορούσαν στην πραγματικότητα να βοηθήσουν στην παροχή ενέργειας στη Σελήνη.

Ηλιακό πάνελ
Η ηλιακή ενέργεια χρησιμοποιείται ήδη για την τροφοδοσία διαστημικών σκαφών, αλλά η ακτινοβολία αυτής της ενέργειας πίσω στη Γη φαίνεται να είναι το επόμενο «επίπεδο». © Shutterstock

Όμως, μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις θα είναι η μετάδοση της ενέργειας πίσω στη Γη. Το σχέδιο προβλέπει την μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας από τα ηλιακά κύτταρα σε ενεργειακά «κύματα» και την χρησιμοποίηση ηλεκτρομαγνητικών πεδίων για τη μεταφορά της ενέργειας σε κεραίες στην επιφάνεια της Γης.

Στη συνέχεια, οι κεραίες θα μετατρέψουν αυτά τα κύματα σε ηλεκτρική ενέργεια. Οι ερευνητές – με επικεφαλής των Ιαπωνικό Οργανισμό Εξερεύνησης της Αεροδιαστημικής – έχουν ήδη αναπτύξει σχέδια και έχουν δημιουργήσει ένα πλάνο για να καταφέρουν να πραγματοποιήσουν αυτήν την μεταφορά.

Υπάρχουν ακόμη πολλά που πρέπει να γίνουν, αλλά ο στόχος είναι οι σταθμοί ηλιακής ενέργειας να είναι διαθέσιμοι μέσα στις επόμενες δεκαετίες. Οι ερευνητές στην Κίνα έχουν σχεδιάσει ένα σύστημα που λέγεται Omega και αναμένεται να τεθεί σε λειτουργία έως το 2050. Αυτό το σύστημα θα είναι σε θέση να παρέχει 2 gigawatts (GW) ενέργειας στο δίκτυο της Γης. Πρόκειται για έναν τεράστιο αριθμό, ο οποίος για να παραχθεί στη Γη θα χρειάζονταν περισσότερα από έξι εκατομμύρια ηλιακά πάνελ.

Οι μικρότεροι δορυφόρου ηλιακής ενέργειας, όπως εκείνοι που έχουν σχεδιαστεί για να τροφοδοτούν τα σεληνιακά ρομποτικά οχήματα εξερεύνησης, θα μπορούσαν να λειτουργήσουν ακόμη γρηγορότερα.

Σε όλο τον κόσμο, η επιστημονική κοινότητα δεσμεύει χρόνο και καταβάλει τεράστια προσπάθεια για την ανάπτυξη σταθμών ηλιακής ενέργειας στο διάστημα. Η ελπίδα της είναι ότι θα μπορούσαν κάποια μέρα να αποτελέσουν ζωτικό εργαλείο στη μάχη ενάντια στην κλιματική αλλαγή.

με πληροφορίες από BBC 

Smart Booking Title
Smart Booking

Explore More