Ještě nedávno to byla čistokrevná science-fiction. Dnes už ale orbitální solární energetika prosakuje mezi slibné koncepty, které by mohly v dohledné budoucnosti zajistit spoustu energie. Není divu, solární energie je ve vesmíru dostupná nonstop a pozemské povětrnostní vlivy jsou na ní krátké. Představa, že budeme ve vesmíru těžit solární energii a posílat ji na Zemi, získává reálné obrysy.
Společnost Star Catcher Industries má na mysli něco trochu jiného, i když jejich plány jsou rovněž ambiciózní a pozoruhodné. Nedávno sehnali financování ve výši 12,25 milionů dolarů, s jejichž pomocí pracují na koncept první solární vesmírné energetické sítě (space-based energy grid). Jde o to, že by orbitální solární farmy těžily energii, ale namísto na Zemi by ji posílaly dalším satelitům na oběžné dráze.
Hodlají vybudovat síť satelitů Star Catcher Network, kterou by tvořily satelity Power Node. Tyto satelity by těžily solární energii, koncentrovaly by ji a v podobě energetického paprsku ji posílaly dalším satelitům. Star Catche tvrdí, že každý „uzel“ takové sítě by mohl poskytovat až 150 kW přenosové kapacity, a také posílat energii do více satelitů současně. Majitelé satelitů by poskytli společnosti Star Catcher data o oběžné dráze, aby mohla jejich satelity sledovat a posílat jim energii.
Klíčovou výhodou takové vesmírné energetické sítě by mělo být, že satelity zákazníků nebude nutné nijak upravovat. Koncentrovaná energie od Star Catcheru by měla být kompatibilní se stávajícími solárními panely sond. Dodávala by jim 5 až 10násobek energie, oproti té, jakou dnes přijímají od Slunce.
Pokud jde o obchodní model, klienti by měli využívat průběžné platby. Ve Star Catcheru odhadují, že by cena za energii měla u satelitů, které využijí vesmírnou energetickou síť, zhruba klesnout na polovinu. Technické detaily o systému společnosti Star Catcher zatím nejsou příliš známé. Na rok 2025 plánují demonstrační experiment na oběžné dráze. Uvidíme, jak jim to půjde.
Video: How Does Wireless Power Transfer Work?
Literatura
V Číně je v provozu první testovací zařízení pro příjem orbitální energie
Autor: Stanislav Mihulka (16.06.2022)
Airbus prokázal v experimentu, že orbitální energetika může fungovat
Autor: Stanislav Mihulka (22.11.2022)
Orbitální energetika je tady! Caltech slaví první přenos energie z orbity
Autor: Stanislav Mihulka (05.06.2023)
Diskuze:
Takhle
István Kulcsár,2024-08-06 15:12:45
se to prodává mnohem líp, než by bylo „Mno, my bychom rádi tam nahoře solárky pro tamejší využití”, pozvolna se pak zjistí, že nevyšlo to, jdou lépe využít pro účely vesmírné.
840M Wattů ročně
D@1imi1 Hrušk@,2024-08-03 22:03:07
Na jejich stránkách se doslovně píše:
840M
Number of watts needed to
power satellites annually
Docela mi to připomíná ty e-maily od nigerijských princů, kteří vám chtějí odkázat majetek, akorát v mailu nasekají tunu gramatických chyb, aby vyfiltrovali jen perspektivní oběti s IQ
Proč?
David Pešek,2024-08-03 21:27:07
Je to nesmysl, hlavně z pohledu fyziky a ekonomiky, kdo to vymyšlí? Jak výkonnou elektrárnu vynese raketa na oběžnou dráhu, jaká bude cena vynesení a životnost elektrárny? V podsratě dostabeme hodně málo za hodně peněz. A ro ještě nejsme u přenosu dolů, bude elektrárna geostacionární? Cena vynesení bude pak ještě vyšší, a s jakou účinností přeneseme energii na 35000km? Zoufalé, trapné, nerentabilní, nesmyslné. Pokud se podaří zprovoznit termojadernou fúzi pro komerční využití tak se vyplatí těžit na Měsíci He3,posílat ho na Zemi a zde slučovat s deuteriem, tato reakce umožní přímou konverzi fúzní energie na elektřinu, na to by se měli vědci zaměřit a neřešit berličky pro občasné zdroje energie
Re: Proč?
F M,2024-08-04 19:56:59
Nejde o "přenos dolů", tedy alespoň jsem to nikde nezahlédl zmíněno. To je nesouvisející přilepená informace.
To je nějaký nesmysl.
Jan Jančura,2024-08-03 16:21:16
Stávající satelity mají své solární panely o potřebném výkonu a nepotřebují žádné přisvětlování, mimo jiné, by pak mohlo dojít i k jejich přehřívání. Mají Slunce zadarmo, proč by za ně připláceli?
Re: To je nějaký nesmysl.
Martin Novák2,2024-08-03 20:05:09
Napadlo mě že by se tak dala řešit degradace panelů u jinak ještě funkčních satelitů, ale to by asi dělalo dost malý trh.
Spíš se asi budou snažit dosáhnout toho aby nové satelity měly články jenom na povrchu místo křídel. Satelity by pak byly lehčí, jednodušší a levnější.
Re: Re: To je nějaký nesmysl.
Igor Druhý,2024-08-04 10:24:25
A namiesto spoľahlivého Slnka odkázané na zložité umelé osvetľovanie inými satelitmi jednej malej súkromnej firmy a platením za niečo, čo je na obežnej dráhe "zadarmo"?
To nevyzerá ako dobrý "biznis plán".
Re: To je nějaký nesmysl.
Pepa Vondrák,2024-08-04 00:41:32
Dobrý den, jestli jsem to pochopil správně, jedná se o koncept pro budoucnost. Takže samozřejmě že satelity v současnosti nic takového nepotřebují. Já si do budoucna představuji následující scénáře:
Snížení hmotnosti satelitů: Když satelit může vozit 5x až 10x menší solární panely, může být lehčí. To znamená nižší náklady na vynesení a víc místa pro užitečné vybavení. Méně hmotnosti rovná se víc užitečného zatížení nebo menší hmotnost, takže nižší cena za start.
Pokročilé pohony: Iontové a plazmové pohony potřebují hodně energie, a tu jim může Star Catcher dodat. To znamená lehčí pohony. Tady se to vlastně uplatní 2x. Jednak pohon sám o sobě může být lehčí a plus méně panelů. Takže ideální pro korekce dráhy na nízké orbitě.
Dlouhodobá využitelnost: Solární elektrárny na oběžné dráze zůstávají funkční i po skončení životnosti jednotlivých satelitů. Je to stejné jako kdyby družice po skončení své životnosti shořela v atmosféře, ale panely zůstaly pro další využití. Nové satelity tak mohou využívají existující infrastrukturu.
Redundance: Když solární panely selžou, je konec mise. Když tam bude více Kečrů a jeden se rozbije, ostatní to zalepí.
Nemyslete jen na orbitu Země: Lunární noc trvá 14 dní. Buďto tam budete tahat nějaký reaktor, ale teda nevím jak ho tam dostanete nebo se dobijete takhle.
Podrobná čísla, kromě uvedených nákladů na elektřinu neznám, podrobná čísla chybí. Nevím proč chybí, asi s tím ještě pořádně nezačali, ale nemám takovou odvahu a bravuru šmahem odsoudit tento koncept. Neříkám, že to je bůhví jak výhodné, ale určitě to dává nové možnosti do budoucnosti. Takže já tam potenciál vidím.
Re: Re: To je nějaký nesmysl.
Macko Pu1,2024-08-04 09:08:40
Neefektivne a napriek tomu sa stavia? Potencial je na vojenske pouzitie. Pripadne s mensim vykonom na rozohnatie demostracie?
Re: Re: To je nějaký nesmysl.
D@1imi1 Hrušk@,2024-08-04 11:46:45
Účel jasně píšou, jestli to může být ekonomické, je věc druhá:
The Star Catcher Network provides power to client satellites when they need it and where they need it at the desired level and concentration. Star Catcher can send 100 Watts to 100 kilowatts of power at flux concentrations of 0.1 Suns to 10 Suns to eliminate energy bottlenecks...
Rozumím tomu tak, že by to mělo sloužit k pokrytí špičkové spotřeby některých satelitů. Nerozumím ale, jak to může být levnější, než v těch satelitech nadimenzovat akumulátor dostatečně k pokrytí špičkové spotřeby.
Úspora hmotnosti je nesmysl, protože ten Star Catcher musíte na orbitu vynést také, ale drtivá většina jím vyrobené elektřiny se znehodnotí díky nízké účinnosti konverze a přenosu (k ušetření 1kW panelů na satelitu budete potřebovat optimisticky 10kW panelů na Star Catcheru).
O využití na Měsíci nic nepíšou. Naopak Vladimír Wagner tu psal o možnostech využití reaktorů ve vesmíru:
https://www.osel.cz/9897-zacnou-se-ve-vesmiru-konecne-vyuzivat-jaderne-reaktory.html
Úspora hmotnosti je nesmysl, ale satelity, které potřebují kroužit co nejblíže nad zemským povrchem jsou aerodynamicky bržděné zbytkovou atmosférou. Zmenšení plochy panelů by znamenalo snížení aerodynamického odporu a tím prodloužení životnosti satelitu na dané oběžné dráze. To by dávalo smysl mnohem větší.
Nicméně o tom na jejich stránce také nic nepíšou a vzhledem k tomu blábolu o wattech ročně je budu považovat za "sprosté podezřelé" :-)
Což jim je asi jedno, jelikož nejsem jejich cílovka :-)
Re: Re: Re: To je nějaký nesmysl.
Pepa Vondrák,2024-08-04 13:37:49
Záleží na úhlu pohledu. Pakliže budete rigidně trvat na každém slově, pak ano, ale jak jste sám poznal, jste ve slepé uličce. Pokud budete kreativní a nebudete tolik slovíčkařit, uvidíte zajímavou technologii, kterou můžete využívat k různým účelům. To je můj úhel pohledu.
Re: Re: Re: Re: To je nějaký nesmysl.
D@1imi1 Hrušk@,2024-08-04 16:31:57
Já ale žádnou technologii nevidím. Vy ano? Vidím pouze povrchní webovou prezentaci bez vysvětlení, v čem spočívá jejich klíčová inovace, díky které by by ten systém měl dávat ekonomický smysl. Objevili například zázračné lasery se 100% účinností přeměny a s nulovou divergencí svazku? To by byl gamechanger. Nebo chtějí používat koncentrační zrcadla?
Vyrábět z elektřiny světlo pomocí laseru, posílat ho přes tisíc kilometrů daleko a pak menší část toho světla zachytit solárními panely satelitu a tu malou, zachycenou část opět přeměnit s malou účinností zpátky na elektřinu, samozřejmě lze. Ale celková účinnost by byla mimořádně nízká. Takže potřebujete zásadní důvod, proč se do něčeho takového pouštět. Pokud ten důvod existuje, zapomněli ho vysvětlit.
Re: Re: Re: Re: To je nějaký nesmysl.
Tomas Hacek,2024-08-05 04:11:21
Vidite, mate lepsi rozhled nez my vsichni ostatni, svazani konzervativni fyzikou a matematikou. Investujte vsechny penize do teto firmy a bude z Vas brzy miliardar!
My ostatni chapeme ze pokud maji soucasne panely cca 20-25% ucinnost, pokud budeme brat v potaz ze laser se nezameri uplne presne jen na solarni panel, ale kuzel svetla bude "krapet" sirsi (v radu metru), ne vzdy pujde o idealni uhel... Tak aby dodal nejakemu satelitu 1kW elektricke nergie, potrebuje poslat rekneme 50kW (20% ucinnost, 10% svetla z kuzelu na panel bavime se o tisicich kolimetru).
Lasery maji ucinnost rekneme kolem 30% (a budeme potrebovat vykonne lasery) to znamena poslat 150kW elektricke energie - tudiz nasbirat pres 600kW (pri 25% ucnnosti solarnich panelu na sberaci).
A to se vyplati!
Re: Re: Re: Re: Re: To je nějaký nesmysl.
Pepa Vondrák,2024-08-05 07:57:33
Diodový laser má účinnost 50-70%. Solární panel má účinnost 20-25% pro sluneční světlo. Pokud na něj budete svítit tou správnou vlnovou délkou, což je shodou okolností vlnová délka v oblasti diodových laserů, dostanete i dvojnásobek. A nejde o fyziku, ale o peníze. Jde o celkovou životnost a dobu používání. Pak se vám náklady vrátí. O tom to je, ne o fyzice, fyzika ničemu nebrání.
Re: Re: Re: Re: Re: Re: To je nějaký nesmysl.
D@1imi1 Hrušk@,2024-08-05 14:52:28
Tak si to přeci spočítejte. Ty jednotlivé účinnosti musíte mezi sebou vynásobit, abyste získal celkovou účinnost systému. Budu počítat se středními hodnotami toho, co jste udal (solární panel η = 0,45; laser η = 0,6):
0,45*0,6 = 0,27
(Čili účinnost 27%, ztráty 73%)
Už ztráty 73% jsou obrovské a vyžadovaly by pádné zdůvodnění, proč se do něčeho takového pouštět. Ve skutečnosti ale musíte počítat s tím, že většina toho světelného paprsku nedopadne na solární panely zacíleného satelitu. A to ze dvou důvodů. Zaprvé paprsek má zhruba kruhový průřez, ale solární panely nikoliv. Podívejte se například na ty satelity na ilustračním obrázku v článku. Pokud na něj zamíříte kužel světla o průměru odpovídajícím rozměru toho satelitu, tak vzhledem ke tvaru satelitu cca 4/5 světla vůbec nedopadnou na solární panely. Takže když spočítáte znova tu účinnost:
0,45*0,6*0,2 = 0,054
(účinnost 5,4%, ztráty 94,6%)
Druhý problém, proč většina světla nedopadne na solární panely, je divergence, neboli rozbíhavost laserového svazku. Žádný laser netvoří dokonale rovnoběžný paprsek světla. Vždy jde o kužel,* jen velmi pozvolný. Jenže na vzdálenost řádově tisíc km už jde o zásadní vliv. Jsem líný hledat spolehlivé údaje, ze kterých by šlo spočítat, jak velký by byl průměr paprsku ve vzdálenosti 1000km u nejlepších (nejméně divergentních) laserů a od boku to střílet nechci. Buď mě někdo doplní, nebo to berte jen jako podnět k zamyšlení. A mimochodem laserové diody, které jste zmínil, nízkou divergencí nevynikají.
*přibližně kužel - průřez nemusí být přesně kruhový. Ale rozbíhá se.
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: To je nějaký nesmysl.
Pepa Vondrák,2024-08-05 16:19:54
No vidíte a máte business case. Teďka si spočtěte kolik stojí pořízení, údržba a hned víte za kolik to musíte prodávat. A buďto zákazníka najdete nebo ne. Je to lepší než říkat že to nejde nebo že to je blbost.
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: To je nějaký nesmysl.
D@1imi1 Hrušk@,2024-08-06 00:07:10
Nemám bussines case. Ten bych měl, kdyby po napájení se ztrátami přes 90% a tomu odpovídající ceně byla poptávka.
Z hlediska fyziky to jde. Z hlediska ekonomického je to blbost. Není to blbost, pokud Vám nepříjde jako blbost ani tankovat auto způsobem, že otevřete otvor nádrže a z metrové vzdálenosti na něj budete stříkat benzin tak, že 10% skončí v nádrži a 90% odteče do kanálu.
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: To je nějaký nesmysl.
Jarda Ticháček,2024-08-07 20:18:50
Možná díky tomu, že tomu oboru nerozumím (jsem odkázán na to, co si pamatuji že základky a z gymplu, a přiznávám, že po čtyřiceti letech nepoužívání si pamatuji spíše to, že jsem si kdysi něco pamatoval), si mohu dovolit i jiný pohled.
Mám pocit, že spousta satelitů na nižších orbitách tráví nějakou dobu potmě. Takže nějaká část jejich hmotnosti je v akumulátorech a k nim příslušnému řízení.
Takže si umím představit, že dva až čtyři o dost větší, jednou už vynesené tam nahoru, by mohly zjednodušit stavbu spousty jiných, u těch menších snížit jejich hmotnost možná až na třetinu a celou tu srandu výrazně zlevnit.
Ona spousta toho, co tam poletuje,by se bez akumulátorů vcelku obešla, kdyby na to nějaký procházející tramp posvítil čelovkou.
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: To je nějaký nesmysl.
D@1imi1 Hrušk@,2024-08-07 21:10:37
Ano, satelity jsou na "noční" straně Země napájené z akumulátoru. Ale zapomínáte, že satelit na noční straně byste obsloužil Star Catcherem opět jen z noční strany. A ten by tu energii vzal kde? Z akumulátoru. Takže jste tam, kde jste byl...
Jediná alternativa, že by ten Star Catcher nebyl 1000 km daleko, ale spíše tak o řád dál, aby se vyhnul zemskému stínu. Ale o řád dál znamená o dva řády větší rozptyl paprsku a ztráty. Takže tudy taky cesta nevede.
Připomenu, že průměr Země (a tedy i zemského stínu) je 12 742 kilometrů.
Re: Re: Re: Re: Re: Re: To je nějaký nesmysl.
Tomas Hacek,2024-08-06 01:26:13
O vhodnosti pouziti diodoveho laseru na vykonove prenosy se muzeme dohadovat (prave proto jsem uvedl ze je potreba vykonny laser). I kdyz vezmeme vasich 50%, tak stale jsou ztraty obrovske.
Nikde nerikam ze fyzika necemu brani. Ale diky znalosti fyziky vim ze to je v soucasne dobe ekonomicky nesmysl. I tu zivotnost na obezne draze spocitate diky fyzice.
A diky matematice si muzete spocitat naklady na vypusteni takoveho monstra (tedy spise vice monster aby to melo dostatecne pokryti) a kolik klientu by kazde takove monstrum muselo mit, kolik vykonnych laseru s presnym zamerovanim by muselo mit aby pokryl nutny pocet klientu a kolik by klienti museli platit aby se to monstrum financne vyplatilo. A pak take to kolik by klienti usetrili. Hure uz se delaji rozbory rizika (ale i na to je matematika) kdyz mam $$$$$$$ druzici, plus $$$$$$ start a mam usetrit treba 10%? Riziko ze firma prestane fngovat, ze nejake z tech jejich monster nebude funkcni (viz epic fail Thuraya z letoska) a cely muj projekt pujde do kopru...
Jedno doporuceni - nepodcenujte fyziku a matematiku. Velmi, velmi mnoho "startupu" skoncilo prave proto ze na fyzikyu a matematiku kaslali. At uz vedomne pro oblafnuti duverivych fyziky neznalych investoru, a nebo nevedomky, proste jen proto ze meli "hura" napad a nemeli schopnosti ani pochopit ze neni z fyzikalniho pohledu rozumne proveditelny (fyzikalne treba i mozne ano, ale nevyplati se to).
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: To je nějaký nesmysl.
F M,2024-08-06 16:09:19
Pravé místo na trošku jízlivosti. Nikdy nepodceňujte možnost někoho nachytat, nebo dostat dotaci.
Re: Re: To je nějaký nesmysl.
F M,2024-08-04 20:12:58
Na tom měsíci, ale i jinde, pokud bude cokoli s potřebou zajistit stálý přísun energie, tak se to bez JE neobejde. Hmotnost baterie/reaktorku. Tedy myslím nějakou základnu/její výstavbu a tak. Možná u nějakých méně náročných přístrojů (i tepelně) je to reálné, ale zase tam bude ten nepoměr s neefektivitou přenosu, nevyuzitím v čase a potřebnou hmotností ještě daleko horší než u Země.
S tím, že by si to měl trh vyhodnotit také souhlasím. Je možné, že tohle je právě jen nějaký první nástřel, průzkum trhu. Ale moc tomu nevěřím (abych šel s kůží na trh s vlastním názorem)
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
