Передача энергии с помощью лазерных технологий

Космические электростанции

Вопрос энергетической безопасности стоит довольно остро. Запасы угля, нефти и даже урана с торием сокращаются. Перспективы термоядерной энергетики пока туманны. Между тем есть прекрасный и совершенно бесплатный термоядерный реактор, рассеивающий энергию направо и налево, - Солнце, и гелиоэнергетика развивается очень бурно. Однако на Земле, где бы ни построить солнечную электростанцию, есть как минимум одна проблема – ночь, а еще облака, пыль и прочие неудобства [12].

Логичный вывод – перенести электростанции в космос на геостационарную орбиту Земли, как представлено на рисунке 2.5. Впервые идея была выдвинута американцем Питером Глейзером в 1968 году. В 2009 году корпорация Solaren подписала с калифорнийской энергетической компанией контракт о поставке 200 мегаватт электроэнергии космического производства с начала 2016 года. В том же 2009 году шестнадцать японских компаний, включая Mitsubishi, подписали контракт о поставке той же электроэнергии в размере 1 гигаватта до 2030 года.

Самый сложный вопрос – доставка электроэнергии на Землю. Единственно возможный способ – беспроводная передача электроэнергии. Однако, потери при таком способе происходят трижды: при переводе электричества в излучение, при прохождении излучения через атмосферу и при обратном преобразовании.

Лазерный луч идеально подходит для передачи энергии: когерентный свет, почти не расходящийся пучок света с большой плотностью света. Однако именно высокая энергетическая концентрация делает эту технологию небезопасной [12].

Проблемы с безопасностью можно решить, если лазер мог эффективно передавать энергию. Не так давно японцы добились КПД 42% в преобразовании солнечного света в лазерное излучение. Однако эффективные передатчики и приемники, преобразующие лазерную энергию в электричество, работают в разных спектральных диапазонах и совместно применяться не могут.

Рисунок 2.5 – электростанция на геостационарной орбите Земли

Рисунок 2.6 – Прототип «космического лифта» компании LaserMotive

Прототип космического лифта, представленного на рисунке 2.6, получает по лазерному лучу около киловатта энергии и с КПД 20 % использует ее для подъема по свисающему с вертолета километровому тросу. В ноябре 2009 года на пятых ежегодных гонках космических лифтов этот аппарат, созданный компанией Laser Motive из Сиэтла, преодолел зачетный 900-метровый отрезок за 3 минуты 48 секунд (со средней скоростью 3,95 м/с), вы играв приз 900 000 долларов. Беспроводное питание — принципиальное условие соревнований, проводимых под эгидой Spaceward Foundation и NASA.

Дата добавления: 2015-06-28