Ученые работают над созданием отражателей, которые будут круглые сутки передавать солнечный свет на поверхность солнечных панелей.
Солнечные электростанции практически бесполезны в то время суток, когда солнце стоит над противоположным полушарием. Чтобы не терять ночные часы, ученые из Университета Глазго предлагают использовать космические зеркала, которые перенаправят лучи света в сторону больших солнечных ферм, чтобы те работали в режиме 24/7.
Проект под названием Solspace получил пятилетний грант в 2.75 миллиона долларов от Европейского совета по научным исследованиям (ERC). За это время ученым предстоит найти способ обеспечить бесперебойную работу солнечных электростанций от заката до восхода.
Предложенная концепция проста: огромные сверхлегкие рефлекторы на околоземной орбите будут отражать солнечный свет на участки Земли, где компактно расположены большие солнечные установки. Космические зеркала увеличат общую производительность солнечных ферм за счет сохранения производственного цикла в темное время суток, когда нагрузка на энергосистему обычно возрастает.
Но уже на начальной стадии проекта остается много неясных моментов. Например, ученые пока не знают, будет ли лучше отправить на орбиту небольшое число зеркал крупного диаметра или много маленьких отражателей. Требуются и дополнительные расчеты: для привязки конкретного зеркала к конкретной станции оно должно быть расположено относительно низко на околоземной орбите, но это помешает ему одновременно быть в пределах хорошей досягаемости солнечных лучей и эффективно отражать свет на землю.
В 2018 году солнечные электростанции всей Земли суммарно выработали 585 тераватт*час экологически чистой электроэнергии, тогда как совокупный спрос на электроэнергию в масштабах планеты оценивается в 157 000 тераватт*час. Национальное космическое общество (США) в своих отчетах отмечает, что современные технологии используют только мизерную часть ресурса солнечной энергетики космоса, а в основном он даже не освоен.
Реализация этого потенциала была предметом изысканий разных стран на протяжении полувека. Среди первых исследователей области космической солнечной энергии была Россия, которая в 1993 году запустила проект «Знамя». Его идеей было установка зеркала в космосе для освещения участков на Земле со световым потоком сопоставимым с ночным сиянием нескольких Лун.
Совсем недавно Япония заявила о 15-летнем плане по сбору солнечной энергии в космосе и трансформации ее в полезную энергию на Земле, но ее концепция имеет отличия. Вместо того, чтобы направлять солнечный свет на коллекторы на поверхности планеты, Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) планирует создавать космические фотоэлектрические электростанции, которые будут отправлять энергию на планету в виде микроволн.
JAXA планирует построить станцию мощностью 1 ГВт к 2031 году и запускать одну электростанцию в год к концу 2030-х годов.Похожую концепцию вынашивает и правительство Китая: космическую солнечную электростанцию, которая сможет вырабатывать не менее 1 МВт электроэнергии планируется создать к 2030 году, и к 2050-м годам запустить в эксплуатацию установку с производительностью в промышленных масштабах.
Стоимость запуска объектов на орбиту достаточно высока, что объясняет, почему проекты по созданию солнечных ферм в космосе пока еще не воплощены в жизнь. По словам ученых, проект Solspace «совершенно другой», поскольку большая часть инфраструктуры электростанции останется на Земле, а в космос потребуется отравить только большие, но легкие отражатели. Кроме того, ими сейчас активно ведется разработка решений по сборке конструкций на орбите, в том числе с применением методов 3Д-печати в космосе.