Зеркала на орбите Земли могут осветить солнечные электростанции после заката
Инженеры из Университета Глазго показали https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0094576524000390, как орбитальные отражатели шириной в километр могут повысить производительность крупных ферм солнечных батарей. Такие орбитальные зеркала могут отражать солнечный свет и направлять его к солнечным батареям даже после захода солнца.
В своей работе инженеры описали, как они использовали сложное компьютерное моделирование, чтобы определить наиболее эффективный метод использования орбитальных солнечных отражателей для получения дополнительной мощности наземных солнечных батарей.
Как показало моделирование, размещение 20 тонких отражателей на орбите на высоте 1000 километров от поверхности Земли может увеличить время освещения солнечных ферм в среднем на два дополнительных часа каждый день. Дополнительный солнечный свет может повысить производительность солнечных электростанций в мире сразу после захода солнца, а это тот период времени, когда спрос на электроэнергию особенно высок. Выходную мощность можно увеличить, добавляя орбитальные отражатели или увеличивая их размер.
Созвездие спутников
Отражатели должны держаться близко к линии терминатора — границе, где день переходит в ночь. Отражатели должны образовать на орбите порядок известный, как созвездие Уокера.
Созвездия Уокера широко используются в таких технологиях, как системы спутниковой связи, где группы равномерно расположенных спутников образуют кольца вокруг планеты, чтобы обеспечить постоянную связь с поверхностью Земли.
Команда разработала алгоритм, позволяющий определить, как отражатели могут быть расположены в созвездии и под каким углом развернуты к Солнцу, чтобы наиболее эффективно улавливать солнечные лучи, максимизируя дополнительный солнечный свет, отражаемый на солнечные электростанции вокруг Земли ранним утром и поздним вечером.
Исследователи предполагают, что 20 отражателей могут генерировать дополнительные 728 мгаватт-часов электроэнергии в день — это эквивалентно мощности крупной солнечной электростанции.
Соавтор работы Онур Челик из инженерной школы имени Джеймса Уотта при Университете Глазго говорит: «Одним из основных ограничений в производстве солнечной энергии, конечно, является то, что ее можно генерировать только в дневное время. Размещение орбитальных солнечных отражателей вокруг Земли поможет увеличить эффективность солнечных ферм. Новые солнечные фермы, размещенные в тех местах, где они получат больше всего дополнительного солнечного света от отражателей, могут сделать производство солнечной энергии еще более эффективным».
Соавтор работы профессор Колин Макиннес говорит: «Идея размещения на орбите солнечных отражателей не нова. На самом деле, она возникла еще до космической эры. Идея освещения городов светом из космоса обсуждалась уже в конце 1920-х годов. Однако космические отражатели были продемонстрированы только один раз: в начале 90-х годов с российской космической станции "Мир" был выпущен 20-метровый отражатель из алюминиевой фольги».
Профессор Колин Макиннес говорит: «Решение проблем изменения климата требует больших идей. Орбитальные отражатели — это, несомненно, большая идея, но она основана на технологиях, которые уже хорошо изучены, а компьютерные модели, подобные нашей, показывают, как их можно масштабировать. Кроме того, снижение стоимости запуска полезной нагрузки в космос открывает совершенно новые возможности для будущего».