Космос для не космонавтов

Когда в космос?

На данный момент известно только, что в рамках полёта беспилотного космоплана X-37B, который начался в мае 2020 года, некоторые элементы такой системы проходили испытания, но, поскольку проект секретный, никаких подробностей нет.

Не отстаёт и Китай

Так, Китайская академия космических технологий работает над созданием орбитальной электростанции, которая будет собирать солнечную энергию в космосе и передавать её на Землю. О ходе разработки известно мало, но, согласно первоначальным планам, КНР планирует запустить тестовую станцию до 2025 года, что уже совсем скоро, к 2030 году на орбиту планируется вывести полноценную электростанцию мегаваттного класса, а коммерческую станцию гигаваттного класса китайские учёные хотят построить на орбите к 2050 году.

В России тоже появилось своё видение этих технологий

В начале 2022 года холдинг РКС предложил концепцию космической электростанции, согласно которой передавать энергию на Землю и космическим аппаратам будут при помощи лазерного луча. Предложенный РКС комплекс включает в себя два модуля:

• передающий: беспилотный космический корабль площадью 70 м²;

• приёмный: «система наземных мобильных антенн (так называемых ректенн) с аккумуляторами, которые получают солнечную энергию с космического корабля по лазерному каналу, преобразуют в электроэнергию и распространяют наземным потребителям».

Будет довольно интересно наблюдать за развитием этого направления, но давайте разберёмся с тем, какие вообще перспективы у солнечной энергетики.

Во-первых, отмечу, что самые ранние документы, описывающие сбор солнечной энергии, восходят к Древней Греции. Ещё Сократ писал: «В домах, смотрящих на юг, зимнее солнце проникает через галерею, а летом путь солнца проходит над нашей головою и прямо над крышей, из-за чего образуется тень». Эти наблюдения существенно повлияли на древнегреческую архитектуру и спасли греков от серьёзного энергетического кризиса, с которым они столкнулись в V веке до н. э.

Основное на тот момент топливо, древесный уголь, заканчивалось, так как греки вырубили близлежащие леса совершенно беспощадно. Дело дошло до введения квот на лес и уголь, а оливковые рощи требовалось защищать от граждан.

Для того чтобы кризиса избежать, одного только контроля было мало, поэтому греки пришли к тому, что начали максимально тщательно планировать городскую застройку, чтобы каждый дом смог воспользоваться по максимуму преимуществами солнечной энергии, которую описал Сократ.

В дальнейшем технологии сбора солнечной энергии, преобразуемой в тепло, развивались. Древнегреческие принципы городской застройки были позаимствованы колонистами Новой Англии, а самые обыкновенные пассивные солнечные водонагреватели, создать которые не сложнее, чем покрасить бочку в чёрный цвет, продавались в США вплоть до конца XIX века.

Эти системы становились всё сложнее. Появились солнечные коллекторы, прокачивающие воду через поглощающие или фокусирующие свет панели. В особо морозных регионах начали применять двухжидкостную систему, в которой солнце греет смесь воды с антифризом, проходящую через спираль в баке для хранения воды, выполняющего заодно роль теплообменника. Солнечные коллекторы сегодня устанавливаются по всему миру, и больше всего их в пересчёте на душу населения в Австрии, на Кипре и в Израиле.

История же современных солнечных панелей начинается в 1954 году, когда в лаборатории Белла был открыт практический способ добычи электричества из света, благодаря созданию фотовольтаического (преобразующего давление света в электрический ток) материала из кремния.

В дальнейшем эти технологии развивались со всё ускоряющимися темпами. С 1980 года цены на панели упали в сто раз. Согласно оценкам экспертов, уже к 2023 году мощность установок во всем мире превысит 1 ТВт, а к 2050 году достигнет 30–100 ТВт. Так почему человечество до сих пор не перешло на солнечную энергетику?

Начнём с того, что, для того чтобы вытеснить ископаемое топливо, солнечная энергетика должна работать максимально стабильно и надёжно как на экваторе, так и на полюсах, независимо от погоды. С одной стороны, производители закладывают срок службы панелей в диапазоне 25–35 лет. Собственно, скажем, в США менее 1 % панелей выходят из строя в течение первых пяти лет работы. Получается, нет проблем?

Не совсем так. Например, во время шторма в Техасе в 2019 году град диаметром до 7 см разрушил модули солнечных панелей, питавших около 20 000 домов, из-за чего страховые убытки превысили 75 млн долларов.

Теперь представьте, что энергетический сектор перешёл в основном на солнечную энергетику – количество страховых случаев возрастёт многократно, что приведёт к потере доходов и, как следствие, к энергетическому кризису.