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.
Зеркала на орбите Земли могут осветить солнечные электростанции после заката
Инженеры из Университета Глазго показали, 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.
Орбиты спутников с отражателями и солнечные фермы на Земле. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0094576524000390
Профессор Колин Макиннес говорит: «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».
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.
Наиболее освещенные зоны Земли — предпочтительные места размещения солнечных ферм
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.
Схема отражения света от спутниковых зеркал
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».