Lebih dari tujuh puluh tahun yang lalu, pada tahun 1941, Isaac Asimov menulis sebuah cerita di mana energi matahari disalurkan melalui pancaran gelombang mikro ke planet-planet tetangga menggunakan stasiun luar angkasa. Bertahun-tahun telah berlalu, dan hari ini para ilmuwan mencoba menerjemahkan fiksi ilmiah ini menjadi kenyataan di Bumi. Konsep untuk memanfaatkan energi matahari dari luar angkasa atau langsung di luar angkasa telah dikembangkan sejak pertengahan abad ke-20. Banyak proyek sedang menunggu di sayap.
Energi matahari adalah masa depan
Dengan menggunakan tenaga surya di luar angkasa (SBSP), kita dapat menyelesaikan masalah energi dan emisi gas rumah kaca kita dengan dampak minimal terhadap lingkungan. Profesor Sergio Pellegrino dari Caltech baru-baru ini menyatakan bahwa produksi energi besar-besaran dari sistem SBSP dan fakta bahwa matahari kita akan berjalan selama 10 miliar tahun lagi menunjukkan bahwa sumber energi kita tidak akan habis untuk waktu yang lama.
Salah satu studi NASA yang paling ekstensif sepanjang masa, Program Pengembangan dan Evaluasi Konsep Sistem Tenaga Satelit, berfokus secara khusus pada SBSP dan menelan biaya lebih dari $ 50 juta antara tahun 1976 dan 1980. Studi dasar lain yang didanai NASA untuk mengevaluasi kembali dan memahami kelayakan SBSP disebut Penelitian dan Teknologi Eksplorasi Tenaga Surya Luar Angkasa. Studi ini melibatkan sejumlah besar penelitian ilmiah yang solid, tetapi kesimpulan keseluruhannya adalah:
Jelas tidak ada yang jelas. Mari selami lebih dalam lagi dasar-dasar teknologi eksponensial ini dan kelayakannya.
Video promosi:
Apa energi matahari dari luar angkasa?
Energi matahari yang dihasilkan di luar angkasa adalah konsep menangkap energi matahari di luar angkasa dan mengirimkannya langsung ke Bumi atau planet terdekat lainnya.
Sederhananya, kita dapat meletakkan semacam mekanisme di luar angkasa untuk menangkap energi Matahari hampir secara terus menerus dan mentransfer energi ini ke Bumi. Ini bisa terjadi siang atau malam, hujan atau langit cerah. Begitu kita mendapatkan energi di Bumi ke rectenna (antena khusus untuk menerima energi), kita dapat dengan mudah mendistribusikannya menggunakan metode biasa. Semuanya sangat sederhana.
Ada banyak ide terkait konfigurasi dan arsitektur engine SBSP yang dapat kami gunakan. Lokasi sistem, arsitektur satelit, pemanenan daya, dan transmisi daya adalah poin utama yang harus diperhatikan saat memahami berbagai sistem SBSP. Mengingat jumlah konsep yang ditawarkan, kami hanya akan melihat beberapa opsi yang lebih penting.
Di mana letak sistem produksi energi surya?
Geosynchronous, juga dikenal sebagai geostasioner, (GSO) orbit, medium earth orbit (MCO) dan low earth orbit (LEO) - ini adalah opsi yang perlu dipertimbangkan. Yang paling menjanjikan adalah GSO karena geometri yang disederhanakan dan keselarasan antena dalam kaitannya dengan rectenna, skalabilitas, dan transmisi daya yang hampir terus menerus. Masalah utama GSO adalah besarnya radiasi. Bahaya ruang angkasa umum seperti mikrometeorit atau jilatan api matahari juga merupakan ancaman.
Arsitektur satelit
Membuat pabrik bulan dengan banyak lalu lintas, atau mengembangkan asteroid untuk merakit atau merakit sendiri satelit SBSP - bagaimanapun juga, membuat pabrik luar angkasa otonom akan menjadi tugas yang sulit. Setiap konstruksi di luar angkasa akan membutuhkan penggunaan bahan lokal dan gratis (yaitu, bulan), sementara itu memberlakukan batasan tertentu pada kompleksitas struktur jika dibandingkan dengan yang dapat dibangun di Bumi.
Satu instalasi menarik yang sedang kami bangun di Bumi adalah sel surya modular yang dikembangkan oleh Caltech dan Northrop Grumann. Simak videonya di bawah ini.
Konsep menarik lainnya dari perusahaan swasta Solaren. Ke depan, dia berencana bereksperimen dengan pembangunan pembangkit listrik tenaga surya SBSP berkapasitas 250 MW di orbit geostasioner. Pada tahun 2009, Solaren menandatangani perjanjian dengan perusahaan energi terbesar California PG&E untuk menyediakan energi surya ruang angkasa.
Bahkan konsep NASA tentang array bertahap besar (dikembangkan pada tahun 2012) telah menarik perhatian baru-baru ini dari John S. Mankins, salah satu pakar SBSP terkemuka di dunia.
Bagaimana cara mengumpulkan energi dari matahari di luar angkasa?
Dua konsep utama yang terkait dengan pemanenan energi adalah penggunaan sel fotovoltaik (sel surya) atau panas matahari. Anda dapat menangkap panas matahari (dan juga energi) dengan menggunakan cermin untuk memusatkan cahaya dan memanaskan cairan. Uap, selanjutnya, akan memutar turbin dan menghasilkan listrik. Konsep ini memiliki keunggulan bobot tertentu dibandingkan panel surya karena dapat mengurangi bobot total per watt. Namun, sebagian besar konsep seharusnya menggunakan sel fotovoltaik yang sangat ringan dan sangat efisien.
Bagaimana cara mentransfer energi matahari dari luar angkasa?
Transmisi daya gelombang mikro adalah pilihan khas dalam desain SBSP karena efisiensinya secara keseluruhan, tetapi menggunakan transmisi daya sinar laser adalah pilihan menarik lainnya karena bobot dan biayanya yang berkurang. Namun, pemikiran tentang sinar laser yang kuat menimbulkan ketakutan bahwa benda itu bisa diubah menjadi senjata luar angkasa (sinar kematian). Namun, protokol keamanan dapat dengan mudah menghilangkan ancaman ini. Desain dapat dirancang untuk memenuhi semua persyaratan keamanan microwave. Tidak akan ada ancaman bagi penduduk kota dan makhluk hidup di jalur sinar ke bumi. Umpan balik sederhana antara antena dan rectenna akan memungkinkan transmisi dinonaktifkan jika menyimpang dari jalurnya.
Sekarang setelah kita memiliki pemahaman yang lebih baik tentang apa itu SBSP, mari selami batasan terbesarnya.
Biaya pemasangan transmisi energi ruang angkasa
Tampaknya semuanya baik-baik saja dan matahari akan memberi kita energi gratis selama miliaran tahun. Namun, selalu ada tangkapan. Kami telah mencatat sejumlah masalah keamanan, tetapi kendala utamanya adalah biaya pengiriman semua bahan yang diperlukan untuk SBSP. Perkiraan biaya saat ini untuk mengirim sekitar 1 kg muatan ke luar angkasa berkisar dari $ 9.000 hingga $ 43.000, tergantung pada roket dan pesawat ruang angkasa yang digunakan.
Jika kita hanya melihat pada pengiriman panel surya, ujung bawah dari spektrum biaya untuk meluncurkan sistem SBSP ultralight 4MW adalah 4.000 metrik ton. Tetapi SBSP kemungkinan besar akan berada di kisaran 80.000 metrik ton.
Perkiraan rendah: 4.000 metrik ton x $ 9.000 per kilogram = $ 36.000.000.000
Perkiraan tinggi: 80.000 metrik ton x $ 43.000 per kilogram = $ 3.440.000.000.000
Meskipun angka-angka ini akan sangat kasar, kami masih mendapatkan perkiraan nilai $ 36 miliar hingga $ 3,4 triliun. Menggunakan pabrik di bulan atau asteroid tiba-tiba terasa murah.
Hasil penelitian NASA menunjukkan bahwa tenaga surya berbasis ruang angkasa "layak secara ekonomi" jika biaya awal berkisar antara $ 100-200 per kilogram. Sementara harga terus turun, sebagian berkat roket SpaceX yang dapat digunakan kembali, jalan masih panjang. Namun, tren ini akan mengikuti Hukum Akselerasi Mundur dari Ray Kurzweil, dan harga peluncuran akan terus menurun dari miliaran dan jutaan menjadi beberapa ratus dolar.
Tak perlu dikatakan, masalahnya bukan pada teknologi, tetapi biaya.
Masa depan energi matahari
Kemampuan SBSP untuk menyediakan listrik yang bersih dan andal ke planet ini 24/7 dengan biaya yang jauh lebih murah dari sumber lain benar-benar nyata. Tetapi akan membutuhkan investasi puluhan tahun, perakitan, pengujian, dan implementasi yang sukses sebelum sistem mulai mendapatkan kembali investasi awalnya.
Namun, iklim politik yang tepat merupakan komponen penting dalam mempromosikan SBSP sebagai sumber energi de facto.
Mengapa kita membutuhkan energi matahari?
Selain politik, dengan SBSP (atau fusi nuklir) dalam dekade berikutnya, kita dapat menerapkan konsep ilmiah ini:
- Lift luar angkasa dan menara luar angkasa
- Cincin orbit - menggunakan elevator ruang angkasa untuk membuat cincin di sekitar Bumi, bukan stasiun luar angkasa untuk pergerakan kargo murah dan eksplorasi ruang angkasa
- Dyson Spheres adalah cangkang raksasa yang menyelimuti seluruh bintang dan menyerap semua keluaran energinya
- Otak Matryoshka - bola berlapis Dyson untuk mengubah bintang menjadi komputer masif menggunakan energi yang dilepaskan oleh semua bintang
- Dunia cincin adalah planet buatan yang menggunakan seluruh bintang
Ilya Khel
