Innováció

Sci-fiből valóság: az űrből vezeték nélkül érkező napenergia közelebb van, mint gondolná

S.Rita | 2024.04.14. 05:35

Az ötlet első hallásra őrültnek tűnik, de a verseny, amely egy Föld körüli pályán keringő naperőmű űrbe juttatásáért folyik, egyre hevesebb, és az Egyesült Államok és az Egyesült Királyság is részt vesz benne. A legfrissebb hírek szerint a Space Solar nevű ambiciózus brit startup cég azzal számol, hogy a következő három éven belül Föld körüli pályára állítja a készülék demonstrációs modelljét, amely az időjárástól függetlenül a napenergiát a Földön lévő vevőegységre sugározza le a nap 24 órájában.

 

A Space Solar ötlete nem őrültség

Már tavaly októberben is írtunk az űrbeli napenergiáról, amely nem újdonság. Az 1950-es évek drága, Föld körüli pályán keringő napelemtáblái készítették elő az utat a mai olcsó földi napenergia-innovációknak. Az űr-Föld kapcsolat kiépítése azért tart sokáig, mert olyan tényezők nehezítik, mint a méret, a költségek, a napelemes tömb kibontásához szükséges kényes manőverezés az űrben, és a napelemek képessége, hogy ellenálljanak a kemény űrkörnyezetnek, beleértve a napkitöréseket és a geomágneses aktivitást. A NASA korábban megjegyezte, hogy az űrbeli napelemtábláknak geostacionárius pályán kellene maradniuk, ami azt jelenti, hogy messzebb lennének az űrben, mint a hagyományos műholdak.

Az űrbeli napenergia-kutatás gőzerővel folyik a California Institute of Technology berkeiben, amely jól hasznosítja azt a 100 millió dolláros támogatást, amelyet az iskola Donald és Brigitte Bren filantrópoktól kapott. Januárban a CalTech kutatócsoportja befejezte három alapvető technológia űrbeli tesztelését, beleértve egy 32 különböző típusú napelemet tartalmazó sorozatot – írja a Clean Technica.

Bár a NASA egyelőre kiváró álláspontot képvisel az űrbeli napenergiával kapcsolatban, más szövetségi ügynökségek, köztük az amerikai haditengerészeti kutatólaboratórium és valószínűleg az amerikai űrhaderő is hozzájárul az ügyhöz a Grummannal és más magánszektorbeli partnerekkel együtt.

A Space Solar azzal számol, hogy a következő három éven belül Föld körüli pályára állítja a készülék demonstrációs modelljét. (Fotó: Space Solar)

 

Ambiciózus célok

Az űrbeli naptevékenység az Egyesült Királyságban is dübörög. A legújabb hírek az oxfordshire-i Space Solar startup cégtől származnak, amely februárban jelentette be a koncepció megvalósulását. A vállalat társ-vezérigazgatója, Sam Adlen azt is megerősítette, hogy a cél az, hogy a következő három éven belül pályára küldjenek egy technológiai demonstrációt, hogy valamikor 2030 körül „jelentős” energiát szállítsanak az űrből a Földre.

„Az Egyesült Királyság vezető űralapú napenergia vállalata, a Space Solar bejelenti egy részletes mérnöki tervezési és elemzési tanulmány eredményeit, amely megerősíti a CASSIOPeiA napenergia-szatellit koncepciójának teljesítményjellemzőit” – írta a vállalat egy február 7-i sajtóközleményben.

A Space Solar leírja, hogy technológiája jelentősen különbözik a többi iterációtól, különösen a mindent eldöntő pénzügyi profil, valamint a tiszta kilowatt folyamatos, éjjel-nappal történő, tiszta kilowattellátásra való képesség tekintetében. A teljesítmény- és tömegcélok eléréséhez hozzájáruló legfontosabb tervezési jellemzők között említik a szerkezetet, a hőkezelést, a helyzet- és pályavezérlést, a fotovoltaikát és a fényutat.

„A vállalat HARRIER vezeték nélküli energiaátviteli demonstrátorának kezdeti eredményei szintén beépültek a tanulmányba, és segítettek a tervezés optimalizálásában” – jelentette a vállalat.

 

Kis lépések az űrbeli napenergia számára

Április elején a Belfast Telegraph is beszámolt arról, hogy a Space Solar sikeresen tesztelte CASSIOPeiA technológiájának prototípusát a belfasti Queen’s Universityn.

„A belfasti tesztek mutatták meg először, hogy a rendszer működik: egy vezeték nélküli sugarat sikeresen „irányítottak” a laboron keresztül, hogy felkapcsoljon egy lámpát” – írta a Telegraph.

Liam Tunney, a Telegraph riportere azt is megjegyezte, hogy a teljes méretű, egy mérföld széles napelemes rendszer Föld körüli pályára állításához hány rakétakilövésre – mintegy 68-ra – volt szükség. Drágának hangzik? Az is! Egy rakétaindítás költségei azonban az elmúlt években meredeken csökkentek, és a jövőben további csökkenés várható.

 

 

Hol lehetne még hasznosítani?

A Queen’s Egyetemet nem véletlenül választották a technológia nagyszabású tesztelésére. A Queen’s kutatói az iskola „Wireless Power Transfer for Space-based Solar Power” (Vezeték nélküli energiaátvitel a világűrben működő napenergiához) programja keretében dolgoztak az űrbeli napenergia-fejlesztésen.

„A Queen’s kutatói két jelentős újítást hoztak létre a BVLOS WPT (Beyond Visual Line of Sight Wireless Power Transfer, azaz látótávolságon túli vezeték nélküli energiaátvitel) számára: a közeli/távoli téren túli automatikus fókuszálású antennatömb-technológiát és az orientáció-agnosztikus egyenirányító antenna (rectenna) rendszereket” – számol be a Queen’s, utalva a drónok irányítására szolgáló vezérlőrendszerekre, még látótávolságon kívül is.

„Ez a know-how alkalmazható arra, hogy távolról energiát juttassunk műholdakhoz a konstellációkban és a HAPS [High-altitude platform station, azaz nagy magasságú platformállomások] műholdakhoz, űrbeli naperőművekből a Földre, vagy elektromos járművekhez” – teszi hozzá az iskola.

Ha az űrbeli napenergiát alkalmazni lehetne a földi elektromos járművekre, az olyan elektromos járművek bevezetéséhez vezethetne, amelyek minimális követelményeket támasztanak a fedélzeti akkumulátorokkal szemben, csökkentve a bányászat, a gyártás és az elektromos járművek akkumulátorainak életciklusával kapcsolatos egyéb környezeti hatásokat.

Ez persze pusztán feltételezés. A Queen’s University volt azonban a vezető kutatószervezet egy 2019-es UKRI (UK Research and Innovation) által támogatott kutatásan, amelynek célja egy nagy hatótávolságú, nagy teljesítményű vezeték nélküli rendszer kifejlesztése a Földön való használatra. Akkoriban a kutatók megjegyezték, hogy a vezeték nélküli rendszerekkel kapcsolatos munka nagy része a közepes teljesítményű mikrohullámú átvitelre összpontosít, amely alkalmas érzékelők és más kis teljesítményű alkalmazások számára.

A nagy teljesítményű átvitel korszakalkotó alkalmazásokhoz vezethet, többek között okostelefonokban, vagy akár elektromos járművekben – jegyezte meg a csapat.

„A nagyobb teljesítményű WPT alacsony frekvenciájú induktív csatolási technikákkal is megvalósítható, bár a hatótávolság nagyon rövid, kevesebb mint 20 centiméter. Ezért úgy látjuk, hogy a mikrohullámú WPT, az egyetlen módja annak, hogy áttörjük a nagyobb távolság és a nagyobb teljesítmény jelentette korlátot” – magyarázták.

Az eredeti elképzelések szerint a program két jelentős demonstrációban csúcsosodna ki, az egyik laboratóriumi méréseket, a másik pedig egy tényleges, hosszú időtartamú VTOL (vertical take-off and landing, függőleges fel- és leszállásra képes) drónrepülést foglalna magában.

 

Mik a következő lépések?

A támogatási időszak tavaly szeptemberben zárult le, azóta az iskola nem adott ki új közleményt. Eközben egy másik brit intézmény, a londoni Queen Mary University kutatói 960 000 fontos támogatást kaptak egy új, fázisos elrendezésű jeladó használatának vizsgálatára a vezeték nélküli energiaátvitelhez az űrbeli napenergia-alkalmazásokban.

„A fázisos tömb több antennából álló rendszer, amelyek együtt működnek, lehetővé téve a sugár irányítását és fókuszálását a kívánt pontra” – írja a Queen Mary Egyetem.

„A csapat nagy rádiófrekvenciás egyenáramúvá alakítási hatékonyságot is demonstrál egy offset-táplálású, reflektor-alapú egyenáramú antennában, amely létfontosságú szerepet játszik az átvitt energia befogásában és átalakításában” – teszi hozzá az iskola, utalva egy olyan eszközre, amely az elektromágneses hullámokat egyenáramú elektromos árammá alakítja.

A csapat tervezi egy kis méretű demonstrációs eszköz megépítését a koncepció érvényesítésére.

 

Kiemelt kép forrása: Space Solar

  S.Rita
Bejegyzés megosztása
Ajánlott cikkek
Iratkozz fel hírlevelünkre!
©2024 NRGREPORT, Minden jog fenntartva.