Эрчим хүч үйлдвэрлэх орчин үеийн аргууд байгаль орчныг ноцтой бохирдуулдаг тул хүн төрөлхтөнд байгаль орчны хувьд болор цэвэр эрчим хүч хэрэгтэй. Мэргэжилтнүүд мухардлаас гарах гарцыг шинэлэг аргуудаас харж байна. Эдгээр нь сансрын энергийг ашиглахтай холбоотой.
Анхны санаанууд
Түүх 1968 онд эхэлсэн. Дараа нь Питер Глейзер хиймэл дагуулын асар том технологийн санааг харуулсан. Тэдэнд нарны коллектор суурилуулсан. Түүний хэмжээ нь 1 хавтгай дөрвөлжин миль юм. Тоног төхөөрөмжийг экваторын бүсээс дээш 36,000 км-ийн өндөрт байрлуулах ёстой байв. Зорилго нь нарны энергийг цуглуулж, цахилгаан соронзон зурвас, богино долгионы урсгал болгон хувиргах явдал юм. Ийм байдлаар ашигтай энергийг хуурай газрын асар том антеннуудад дамжуулах ёстой.
1970 онд АНУ-ын Эрчим хүчний яам НАСА-тай хамтран Glaser төслийг судалжээ. Энэ бол Нарны эрчим хүчний хиймэл дагуул (SPS товчлол).
Гурван жилийн дараа эрдэмтэнд санал болгож буй техникдээ патент олгосон. Энэ санааг хэрэгжүүлбэл гайхалтай үр дүнд хүрэх болно. Гэхдээ байсанянз бүрийн тооцоолол хийсэн бөгөөд төлөвлөсөн хиймэл дагуул нь 5000 МВт эрчим хүч үйлдвэрлэж, Дэлхий гурав дахин бага хүрэх болно. Бид мөн энэ төслийн тооцоолсон зардлыг тодорхойлсон - 1 их наяд доллар. Энэ нь засгийн газрыг хөтөлбөрийг хаахад хүргэсэн.
90-аад он
Ирээдүйд хиймэл дагуулуудыг илүү даруухан өндөрт байрлуулахаар төлөвлөж байсан. Үүний тулд тэд дэлхийн намхан тойрог замыг ашиглах шаардлагатай болсон. Энэхүү үзэл баримтлалыг 1990 онд тус төвийн судлаачид боловсруулсан. М. В. Келдыш.
Тэдний төлөвлөгөө ёсоор 21-р зууны 20-30-аад онд 10-30 тусгай станц барих ёстой. Тэд тус бүрдээ 10 эрчим хүчний модулийг багтаана. Бүх станцын нийт параметр нь 1.5 - 4.5 ГВт байх болно. Дэлхий дээр индикатор нь 0.75-аас 2.25 ГВт-ын хооронд хэлбэлзэнэ.
Мөн 2100 он гэхэд станцын тоог 800-д хүргэнэ. Дэлхий дээр хүлээн авсан эрчим хүчний түвшин 960 ГВт болно. Гэтэл өнөөдөр энэ үзэл баримтлалд тулгуурлан төсөл боловсруулах тухай мэдээлэл ч алга.
НАСА болон Японы үйл ажиллагаа
1994 онд тусгай туршилт хийсэн. Үүнийг АНУ-ын Агаарын цэргийн хүчин зохион байгуулжээ. Тэд дэлхийн нам дор тойрог замд дэвшилтэт фотоволтайк хиймэл дагуулуудыг байрлуулсан. Энэ зорилгоор пуужин ашигласан.
1995-1997 онд НАСА сансрын энергийн талаар нарийн судалгаа хийсэн. Үүний үзэл баримтлал, технологийн онцлогт дүн шинжилгээ хийсэн.
1998 онд Япон энэ талбарт хөндлөнгөөс оролцсон. Түүний сансрын агентлаг сансрын цахилгаан системийг бий болгох хөтөлбөрийг эхлүүлсэн.
1999 онд НАСА хариу арга хэмжээ авч, ижил төстэй хөтөлбөрийг эхлүүлсэн. 2000 онд тус байгууллагын төлөөлөгч Жон МакКинс АНУ-ын Конгрессын өмнө үг хэлэхдээ төлөвлөж буй бүтээн байгуулалтад асар их зардал, өндөр технологийн тоног төхөөрөмж, түүнчлэн арав гаруй жил шаардлагатай гэж мэдэгджээ.
2001 онд Япончууд судалгаагаа эрчимжүүлж, 10 кВт, 1 МВт-ын хүчин чадалтай туршилтын хиймэл дагуул хөөргөх төлөвлөгөөгөө зарласан.
2009 онд тэдний сансар судлалын агентлаг тойрог замд тусгай хиймэл дагуул илгээх болсноо зарласан. Энэ нь богино долгионы тусламжтайгаар нарны эрчим хүчийг дэлхий рүү илгээх болно. Түүний анхны прототипийг 2030 онд гаргах ёстой.
Мөн 2009 онд Solaren болон PG&E гэсэн хоёр байгууллагын хооронд чухал гэрээ байгуулсан. Үүний дагуу анхны компани сансарт эрчим хүч үйлдвэрлэнэ. Хоёр дахь нь үүнийг худалдаж авна. Ийм эрчим хүчний хүч 200 МВт болно. Энэ нь 250 мянган орон сууцны барилгыг түүгээр хангахад хангалттай. Зарим мэдээллээр уг төсөл 2016 оноос хэрэгжиж эхэлсэн.
2010 онд Шимизү концерн саран дээр том оврын станц барьж болзошгүй тухай материалыг нийтэлжээ. Нарны хавтанг их хэмжээгээр хэрэглэнэ. Тэдгээрээс 11,000 ба 400 км (урт ба өргөн) параметртэй бүсийг барих болно.
2011 онд Японы хэд хэдэн томоохон компаниуд дэлхийн хэмжээний хамтарсан төсөл санаачилсан. Үүнд нарны зайг суурилуулсан 40 хиймэл дагуулыг ашигласан. Цахилгаан соронзон долгион нь дэлхийн энергийн дамжуулагч болно. Толин тусгал нь тэднийг авах болно3 км диаметртэй. Далайн цөлийн бүсэд төвлөрнө. Төслийг 2012 онд эхлүүлэхээр төлөвлөж байсан. Гэхдээ техникийн шалтгааны улмаас ийм зүйл болсонгүй.
Практикт гарсан асуудлууд
Сансрын эрчим хүчийг хөгжүүлэх нь хүн төрөлхтнийг сүйрлээс аварч чадна. Гэсэн хэдий ч төслүүдийг бодитоор хэрэгжүүлэхэд маш олон бэрхшээл тулгардаг.
Төлөвлөсөн ёсоор сансарт хиймэл дагуулын сүлжээний байршил нь дараах давуу талуудтай:
- Наранд байнга өртөх, өөрөөр хэлбэл тасралтгүй үйл ажиллагаа.
- Цаг агаар болон гаригийн тэнхлэгийн байрлалаас бүрэн ангид.
- Барилга байгууламжийн масс болон зэврэлттэй холбоотой асуудал байхгүй.
Төлөвлөгөөг хэрэгжүүлэхэд дараах асуудлууд хүндрэлтэй байна:
- Антенны асар том параметрүүд - гаригийн гадаргуу руу энерги дамжуулагч. Жишээлбэл, 2.25 ГГц давтамжтай богино долгионы дамжуулалтыг ашиглахын тулд ийм антенны диаметр нь 1 км байх болно. Дэлхий дээрх энергийн урсгалыг хүлээн авах бүсийн диаметр нь дор хаяж 10 км байх ёстой.
- Дэлхий рүү шилжих үед эрчим хүчний алдагдал 50% орчим байдаг.
- Асар их зардал. Нэг улсын хувьд эдгээр нь маш чухал дүн юм (хэдэн арван тэрбум доллар).
Эдгээр нь сансрын энергийн сайн болон сул талууд юм. Тэргүүлэх эрх мэдэл нь түүний дутагдлыг арилгах, багасгахад оролцдог. Жишээлбэл, Америкийн хөгжүүлэгчид SpaceXs Falcon 9 пуужингийн тусламжтайгаар санхүүгийн хүндрэлийг шийдэхийг оролдож байна. Эдгээр төхөөрөмжүүд нь төлөвлөсөн хөтөлбөрийг хэрэгжүүлэхэд шаардагдах зардлыг (ялангуяа SBSP хиймэл дагуул хөөргөх) мэдэгдэхүйц бууруулах болно.
Сарны хөтөлбөр
Дэвид Крисвелийн үзэл баримтлалын дагуу Сарыг шаардлагатай тоног төхөөрөмжийг байрлуулах суурь болгон ашиглах нь чухал юм.
Энэ бол бэрхшээлийг шийдвэрлэх хамгийн оновчтой газар юм. Түүнээс гадна саран дээр биш юмаа гэхэд сансрын эрчим хүчийг хаана хөгжүүлэх боломжтой вэ? Энэ бол уур амьсгал, цаг агааргүй нутаг дэвсгэр юм. Энд эрчим хүчний үйлдвэрлэл тасралтгүй үргэлжлэх боломжтой.
Үүнээс гадна батерейны олон эд ангиудыг хөрс гэх мэт сарны материалаар хийж болно. Энэ нь бусад станцын хувилбаруудтай адил зардлаа эрс бууруулдаг.
Орос дахь байдал
Улс орны сансрын эрчим хүчний салбар дараах зарчмууд дээр тулгуурлан хөгжиж байна:
- Эрчим хүчний хангамж бол гаригийн хэмжээнд нийгэм, улс төрийн асуудал юм.
- Байгаль орчны аюулгүй байдал бол сансар огторгуйн чадварлаг хайгуулын гавьяа юм. Ногоон эрчим хүчний тарифыг мөрдөх ёстой. Энд түүнийг эзэмшигчийн нийгмийн ач холбогдлыг заавал харгалзан үзнэ.
- Эрчим хүчний шинэлэг хөтөлбөрүүдийг тасралтгүй дэмжих.
- Цөмийн цахилгаан станцын үйлдвэрлэсэн цахилгаан эрчим хүчний хувийг оновчтой болгох шаардлагатай.
- Газрын болон орон зайн концентрацитай энергийн оновчтой харьцааг тодорхойлох.
- Сансрын нисэхийг боловсрол, эрчим хүч дамжуулахад ашиглах.
Орос дахь сансрын эрчим хүч нь Холбооны улсын нэгдсэн аж ахуйн нэгжийн NPO-ийн хөтөлбөртэй харилцан үйлчилдэг. Лавочкин. Энэхүү санаа нь нарны коллектор, цацрагийн антен ашиглахад үндэслэсэн. Үндсэн технологи - Дэлхийгээс удирддаг бие даасан хиймэл дагуулууднисгэгчийн импульсийн тусламж.
Антеннд богино, бүр миллиметр долгион бүхий бичил долгионы спектрийг ашигладаг. Үүнээс болж нарийхан туяа сансарт гарч ирнэ. Энэ нь даруухан параметрийн генератор, өсгөгч шаарддаг. Дараа нь хамаагүй жижиг антен хэрэгтэй болно.
ЦНИЙМашийн санаачилга
2013 онд энэ байгууллага (энэ нь Роскосмосын шинжлэх ухааны гол салбар юм) дотоодын сансрын нарны цахилгаан станц барихыг санал болгосон. Тэдний төлөвлөсөн хүч нь 1-10 ГВт-ын хооронд байв. Эрчим хүчийг дэлхий рүү утасгүй дамжуулах ёстой. Энэ зорилгоор АНУ, Японоос ялгаатай нь Оросын эрдэмтэд лазер ашиглахаар төлөвлөжээ.
Цөмийн бодлого
Нарны зайг сансар огторгуйд байрлуулах нь тодорхой давуу талуудтай. Гэхдээ энд шаардлагатай чиг баримжааг чанд сахих нь чухал юм. Техник нь сүүдэрт байх ёсгүй. Үүнтэй холбогдуулан хэд хэдэн мэргэжилтнүүд сарны хөтөлбөрт эргэлзэж байна.
Мөн өнөөдөр хамгийн үр дүнтэй арга бол "Сансрын цөмийн эрчим хүч - нарны сансрын эрчим хүч" гэж тооцогддог. Үүнд хүчирхэг цөмийн реактор эсвэл генераторыг сансарт байрлуулахыг хэлнэ.
Эхний сонголт нь асар их масстай бөгөөд нарийн хяналт, засвар үйлчилгээ шаарддаг. Онолын хувьд сансарт нэг жилээс илүүгүй хугацаанд бие даан ажиллах боломжтой. Энэ бол сансрын хөтөлбөрүүдийн хувьд хэтэрхий богино хугацаа.
Хоёр дахь нь хатуу үр ашигтай. Гэхдээ сансрын нөхцөлд үүнийг өөрчлөхөд хэцүү байдагтүүний хүч. Өнөөдөр НАСА-гийн Америкийн эрдэмтэд ийм генераторын сайжруулсан загварыг боловсруулж байна. Энэ чиглэлээр дотоодын мэргэжилтнүүд ч идэвхтэй ажиллаж байна.
Сансрын энергийг хөгжүүлэх ерөнхий сэдэл
Тэд дотоод болон гадаад байж болно. Эхний ангилалд: орно.
- Дэлхийн хүн амын огцом өсөлт. Зарим урьдчилсан мэдээгээр 21-р зууны эцэс гэхэд дэлхийн оршин суугчдын тоо 15 тэрбум гаруй хүн болно.
- Эрчим хүчний хэрэглээ нэмэгдсээр байна.
- Эрчим хүч үйлдвэрлэх сонгодог аргыг ашиглах нь хамаагүй болж байна. Тэдгээр нь газрын тос, байгалийн хий дээр суурилдаг.
- Уур амьсгал, уур амьсгалд сөрөг нөлөө.
Хоёр дахь ангилалд: орно.
- Үе үе солир болон сүүлт оддын томоохон хэсэг нь гариг дээр унадаг. Статистикийн мэдээгээр энэ нь зуунд нэг удаа тохиолддог.
- Соронзон туйлуудын өөрчлөлт. Эндхийн давтамж 2000 жилд нэг удаа байдаг ч хойд болон өмнөд туйл солигдох аюул бий. Дараа нь хэсэг хугацаанд гариг соронзон оронгоо алдах болно. Энэ нь цацрагийн ноцтой хохиролтой боловч сайн тогтсон сансрын энерги нь ийм гамшгаас хамгаалах хамгаалалт болж чадна.
