Tenaga suria sentiasa menjadi bahagian penting dalam tenaga bersih manusia. Kami telah meletakkan banyak panel pengumpul cahaya matahari di medan suria, dan ramai orang menggunakan hiasan bumbung segi empat tepat untuk menghidupkan rumah mereka.
Tetapi bekalan kuasa yang indah ini mempunyai kaveat. Panel solar tidak boleh mengumpul tenaga pada waktu malam. Untuk bekerja pada kecekapan maksimum, mereka memerlukan cahaya matahari sebanyak mungkin. Oleh itu, untuk memaksimumkan prestasi penangkap matahari ini, penyelidik sedang membangunkan rancangan untuk menghantar mereka ke tempat di mana matahari tidak pernah terbenam: angkasa lepas.
Secara teorinya, jika longgokan panel solar dihantar ke orbit, ia boleh menyerap cahaya matahari dan menyimpan sejumlah besar elektrik walaupun pada hari yang paling berkabus dan malam yang paling gelap. Jika tenaga ini dihantar secara wayarles ke bumi, planet kita boleh menghirup tenaga bersih yang boleh diperbaharui 24/7.
Dalam konteks krisis iklim yang semakin teruk, kejayaan solar angkasa mungkin lebih penting daripada sebelumnya. Ketika pemimpin dunia berkumpul di Glasgow, Scotland untuk menyertai sidang kemuncak COP26, keadaan iklim kini menjadi tumpuan perhatian. Sidang kemuncak itu digelar sebagai 'peluang terakhir terbaik dunia' untuk mengawal krisis.
Sains CNET mengetengahkan beberapa strategi masa depan yang bertujuan membantu negara mengurangkan pelepasan karbon manusia. Teknologi generasi akan datang seperti suria angkasa tidak dapat menyelesaikan masalah iklim kita — kita masih perlu segera menyahkarbon sistem tenaga kita — tetapi inovasi hijau boleh membantu mencapai matlamat Perjanjian Paris: untuk mengehadkan pemanasan global ke tahap yang jauh lebih rendah Dari 2 hingga akhir abad ini, darjah Celsius (3.6 darjah Fahrenheit).
Selama beberapa dekad, solar angkasa telah berada dalam fikiran peminat fiksyen sains dan saintis.
Pada awal 1900-an, saintis dan ahli matematik Rusia Konstantin Tsiolkovsky (Konstantin Tsiolkovsky) terus-menerus memperkenalkan satu siri reka bentuk futuristik yang membayangkan teknologi manusia di luar bumi. Dia bertanggungjawab untuk memanggil perkara seperti lif angkasa, roket boleh dikendalikan dan kuasa suria angkasa, anda meneka.
Sejak Bell Labs mencipta 'panel suria' konkrit pertama pada tahun 1950-an, saintis antarabangsa telah bekerja keras untuk menjadikan fantasi fiksyen sains Tsiolkovsky menjadi kenyataan. Mereka termasuk penyelidik Jepun, tentera AS, dan pasukan yang mengetuai projek tenaga suria angkasa lepas di Institut Teknologi California.
Saintis penyelidikan kanan projek Michael Kelzenberg berkata bahawa suria angkasa 'telah dikaji secara meluas pada akhir 1960-an dan 1970-an, sedikit seperti zaman kegemilangan program Apollo.'
Malangnya, disebabkan berat dan isipadu bahan, teknologi zaman itu tidak cukup maju untuk mencapai pencapaian ini secara ekonomi dan cekap. Tanpa memecahkan bank, sangat sukar untuk menghantar panel solar klasik ke angkasa melalui roket.
'Ciri unik dan menentukan kaedah Caltech ialah tumpuannya untuk mengurangkan jisim komponen dengan faktor 10 hingga 100,' kata Harry Atwater, penyelidik utama projek itu. 'Ini penting untuk mengurangkan kos pembuatan dan pelancaran untuk menjadikan tenaga suria ruang angkasa menjimatkan.'
Pasukan Caltech tidak menolak panel solar tradisional ke angkasa, sebaliknya menyokong jenis panel solar baharu yang lebih ringan, lebih padat dan boleh dilipat. Mereka mencadangkan menghantar sejumlah besar panel suria kecil berventilasi serupa dengan jubin ke dalam trek.
Setiap jubin individu mempunyai semua yang diperlukan, seperti penjanaan kuasa fotovoltaik, untuk mengumpul tenaga suria. Apabila disambungkan di angkasa, kiub kecil ini pada dasarnya adalah lombong tenaga boleh baharu yang besar yang terapung di sekeliling bumi.
Walaupun pasukan itu telah mengusahakan satu siri bahan komposit untuk mencipta struktur ultra-ringan yang ideal, sesetengahnya sebenarnya kurang cekap berbanding panel solar Bumi. Tetapi Kelzenberg menegaskan bahawa dalam ruang, 'keberkesanan' telah memperoleh makna baru.
'Peningkatan kecekapan memang datang daripada fakta bahawa dengan meletakkannya di angkasa, mereka boleh mendapat banyak cahaya matahari yang kuat kerana cahaya matahari tidak perlu melalui atmosfera,' katanya. 'Mereka juga menghabiskan kebanyakan masa di bawah matahari 24 jam sehari.'
Apabila cahaya matahari bersinar pada panel ini, ia akan menyerap sekumpulan arus terus atau tenaga DC. Dalam mekanisme pasukan, tenaga ini ditukar kepada frekuensi radio. Langkah seterusnya ialah membawa kuasa ini ke bumi.
Menurut pasukan itu, ini akan berlaku melalui sinaran gelombang mikro. Tenaga frekuensi radio akan dipancarkan ke planet kita, mengingatkan medan suria di padang pasir. Walau bagaimanapun, kawasan ini akan mengandungi penerima dengan antena untuk mengumpul tenaga terkumpul dan bukannya panel solar biasa.
Ia pada asasnya adalah penghantaran tenaga tanpa wayar, yang merupakan petunjuk terkenal Nikola Tesla pada akhir abad ke-19.
Kelzenberg berkata penggunaan sinaran ini membolehkan sistem beroperasi dalam hujan dan kabus, pada waktu malam dan semasa ribut ringan, dengan risiko gangguan hanya dalam cuaca paling teruk. Walau bagaimanapun, persoalan yang sering dibangkitkan mengenai corak sinaran wayarles ialah sama ada ia akan menjejaskan ciri tumbuh-tumbuhan atau tanah.
'Ketumpatan kuasa yang diterima di bumi adalah bersamaan dengan ketumpatan kuasa pada hari yang cerah,' jelasnya. 'Dalam hal ini, sistem suria angkasa boleh direka bentuk supaya kos efektif dan selamat.'
Kelzenberg berkata sebagai langkah berjaga-jaga keselamatan tambahan, langkah biasa boleh diambil, seperti menyekat kawasan penerimaan. Menara telefon bimbit yang menggunakan bentuk komunikasi gelombang yang serupa mempunyai kesan yang sama.
Selepas penerima di Bumi memperoleh tenaga dalam bentuk frekuensi radio, mereka akan bekerjasama dengan stesen bumi untuk menukarkannya semula kepada tenaga DC, dan kemudian menukarnya kepada arus ulang-alik atau arus ulang-alik, dan menyuapkannya ke grid utiliti, kata Atwater. .
Ini adalah proses yang rumit, tetapi perkara terakhir, kuasa AC, ialah elektrik lama konvensional yang mengecas iPhone anda melalui soket rumah anda dan memberikan kehidupan kepada komputer riba anda. Tengok.
'Penerbangan angkasa lepas pertama kami yang menunjukkan teknologi modul suria di angkasa kini dijadualkan berlangsung pada kapal angkasa komersial menjelang akhir 2022,' kata Atwater.
Walaupun pasukan itu tidak akan melancarkan perjanjian sebenar, mereka akan menjalankan eksperimen untuk membuktikan kebolehlaksanaan teknologi ini pada skala yang lebih kecil. Ini akan menjadi bentuk ciptaan sementara dan lebih mudah. Mereka juga akan menghantar beberapa sel solar yang tidak pernah melihat vakum di angkasa sebelum ini.
Ia bukan sahaja boleh membantu kuasa kawasan terpencil dan mengimbangi grid untuk mengelakkan gangguan bekalan elektrik, ia juga boleh menyampaikan tenaga untuk operasi perlombongan di planet lain.
'Suria angkasa boleh digunakan ke kawasan terpencil di bumi di mana tiada grid utiliti sedia ada; ia juga boleh menjana kuasa beban asas pada bulan atau Marikh melalui skim penjanaan kuasa orbit yang serupa dan melancarkannya ke permukaan,' jelas Atwater .
Perkara yang paling penting ialah manusia boleh menggunakan tenaga solar 24/7 untuk menjana tenaga yang mencukupi untuk memenuhi keperluan pendakian planet kita, malah boleh menggantikan kuasa nuklear atau arang batu. 'Tidak seperti panel solar di Bumi, ia mewakili sumber kuasa'beban asas' yang tersedia secara berterusan,' kata Atwater.
Kelzenberg menambah, 'Inilah sebabnya kami berpendapat ia boleh memainkan peranan penting dalam mencapai grid neutral karbon sepenuhnya pada masa hadapan.'
Sudah tentu, perjalanan masih jauh. Walaupun percubaan 2022 pasukan itu berjaya, ia masih perlu mempertimbangkan kos pembuatan dan isu undang-undang yang menduduki ruang orbit (mungkin terdapat sekatan kerajaan). Soalan mengenai kepraktisan menggantikan grid kuasa yang diketahui dengan loji kuasa suria angkasa juga akan terus wujud.
'Saya fikir kita pasti boleh bersetuju bahawa kos untuk mendapatkan panel solar murah dan meletakkannya di atas tanah akan jauh lebih rendah daripada kos melancarkannya ke angkasa,' kata Kelzenberg. 'Tetapi kelebihan sebenar solar angkasa ialah keupayaan untuk menyediakan tenaga suria siang dan malam.'
