В то время как NASA инициирует проведение анализа возможностей создания солнечных электростанций, в Китае уже приступили к испытаниям наземной установки-преобразователя сигналов с космических сборщиков солнечного света в энергию.
Как сообщается в пресс-релизе исследовательской группы «Daily Project» первая в мире наземная система космической солнечной электростанции успешно прошла приемку у независимой группы экспертов. Были проверены все этапы преобразования света в энергию: концентрация света, фотоэлектрическое преобразование, микроволновое преобразование, микроволновое излучение и оптимизация формы волны, измерение и управление наведением микроволнового луча, прием и выпрямление микроволнового излучения.
Отмечается, что после всестороннего и тщательного анализа экспертная группа пришла к выводу, что полученные результаты являются доказательством эффективности работы установки. Конструкция оптико-механической системы OMEGA позволила разработчикам добиться эффективности в беспроводной передаче микроволновой мощности на расстояние 55 метров. Авторы проекта рассчитывают, что этот результат станет очередным этапом в развитии технологии беспроводной передачи микроволновой энергии следующего поколения, а также позволит реализовать на практике идею строительства космических солнечных электростанций в Китае.
История проекта
В конце 2013 года, после одобрения предложенного научным сообществом проекта «о скорейшем начале исследований ключевых технологий космических электростанций», китайские ученые приступили к исследованиям в данном направлении.
В 2014 году 16 министерств и комиссий, включая Министерство промышленности и информационных технологий, Национальную комиссию по развитию и реформам и Министерство науки и технологий, собрали более 130 китайских экспертов для проведения исследовательских и демонстрационных работ под названием «Китайский план развития космической электростанции и ключевых технологических систем», которые продлились почти год.
Тогда же группа ученых из Сидяньского университета предложила проектную схему космической солнечной электростанции OMEGA. Отмечается, что по сравнению с конструкцией American Alpha (ALPHA) эта конструкция имеет преимущества. Во-первых, она проще в управлении, а во-вторых, ее КПД на 24% больше.
Схема космической солнечной электростанции OMEGA
Авторы отмечают, что в установке Omega используется принцип фокусировки в сферическом конденсаторе, сконструированном как произвольное осесимметричное вращающееся тело. Путем предварительного анализа теории микроволнового поля Френеля исследовательская группа рассчитала масштаб приемной и передающей антенных систем и оценила соответствующие параметры системы. Кроме того, разработана структура управления потоками энергии.
Высота наземной конструкции, строительство которой началось в 2018 году, составляет 75 метров. Верхняя часть конструкции представляет собой множество антенн, которые имитируют спутник, фокусируют солнечный свет, преобразовывают его в энергию и отправляют на «землю»-приемник.
Впервые идея создания космических солнечных электростанций была предложена американецем Питером Глейзером в 1968 году. Концепция была поддержана NASA и Министерством энергетики США. Но в итоге ее реализация была признана нецелесообразной. В 2012 году профессор Джон Манкинс предложил «Произвольную крупномасштабную космическую солнечную электростанцию с фазированной решеткой» Альфа (SSPS-ALPHA). После этого Northrop Grumman и Caltech подписали контракт на исследования и разработку технологии космических солнечных электростанций на общую сумму $17,5 млн. Однако проект так и не получил дальнейшего развития.
В настоящее время национальная космическая программа Японии включает в себя пункт, нацеленный на развитие технологий для создания космических солнечных электростанций. Японские ученые предложили уникальную концепцию распределенных привязных солнечных электростанций и сформулировали трехэтапную долгосрочную дорожную карту развития данного проекта. В 2015 году они провели эксперимент по беспроводной передаче энергии в микроволновом диапазоне на расстояние 55 метров и провели передачу на частоте 5,8 ГГц.
Отличие китайской системы от японской заключается в том, что японская система все еще не является полносвязной, считают в Сидянском университете. В ней отсутствует процесс перехода от света к электричеству, и их технические преимущества сосредоточены в линии связи от передающей антенны к приемной антенне. Система OMEGA, в свою очередь, представляет собой «систему с полной связью, которая реализует полный процесс от отслеживания солнца, концентрации света, фотоэлектрического преобразования, передачи в микроволновом диапазоне до приема и выпрямления в микроволновом диапазоне».
Источник Xidian University News
