30° C
Ma 2024. július 24., szerda, Kinga és Kincső napja van.
30° C
Ma 2024. július 24., szerda, Kinga és Kincső napja van.
2025-re készen lesznek az új algyői Tisza-híd tervei

2025-re készen lesznek az új algyői Tisza-híd tervei

Tavaly eldőlt, hogy az algyői Tisza-híd 2x2 sávosítása zöld utat kap. Ma pedig már ott tartunk, hogy megvan a tervező, akinek az a feladata, hogy a meglévő híd mellé egy új, 500 méter hosszú, 2X1 sávos szerkezetet és hozzá kapcsolódóan 1,2 km utat tervezzen 2025-ig –...

Az MVM Mobiliti átadta első nagy teljesítményű töltőállomását

Az MVM Mobiliti átadta első nagy teljesítményű töltőállomását

Az MVM Mobiliti Törökbálinton átadta első 600 kilowatt összteljesítményű töltőállomását, amelyet európai uniós támogatásból valósított meg – közölte az ország legnagyobb e-töltő-hálózatát működtető MVM Mobiliti Kft. július 15-én.   A fejlesztés az MVM Ultra...

Napenergia az űrből – megoldás az energiagondjainkra?

máj 8, 2024 | kitekintő

Sci-finek hangzik, de hamarosan valósággá válhat: Napenergia az űrből, amelyet mikrohullámok segítségével továbbítanak a Földre. Körülbelül egy évvel ezelőtt az USA-ban sikerült ezt először megvalósítani. Japán 2024 áprilisában mutatta be terveit; az ország már 2025-ben áramot akar gyűjteni az űrből.

 

A szénből, olajból vagy gázból származó energia piszkos és csak belátható időn belül áll rendelkezésre, az atomenergia túl veszélyes – így a nap- és szélenergia marad a jövő energiaforrása. De miért ne csapolhatnánk meg a napenergiát ott, ahonnan származik – az űrben? Sokkal nagyobb lenne a hozam. Számos ország dolgozik jelenleg azon az álmon, hogy a napenergiát az űrben gyűjtsék össze, majd mikrohullámokon keresztül továbbítsák a Földre. Ez elegánsan megkerülné azt a problémát, hogy a Nap csak nappal süt, míg az űrben éjjel-nappal rendelkezésre áll.

Nagy-Britannia, az EU, az USA, Japán, Ausztrália és Dél-Korea – mindannyian szeretnének hozzáférni az áhított napfényhez, amely végtelen mennyiségben áll rendelkezésre az űrben, és amelyet éjjel-nappal le lehet „szüretelni”. A Kaliforniai Technológiai Intézet (CalTech) 2023. január 3-án egy kis űrszondát küldött Föld körüli pályára, hogy megvizsgálja, a gyakorlatban is megvalósítható-e és zökkenőmentesen működik-e a tervezett áramtermelő módszer. Korábban már több földi tesztet is sikeresen elvégeztek. Többek között sikerült több kilométeres távolságon keresztül vezeték nélkül továbbítani az áramot.

2023 márciusában a Föld körüli pályára állított űrbeli napenergia-rendszer prototípusa először mutatta be, hogy képes vezeték nélküli energiaátvitelre az űrben. Így bizonyíthatóan sikerült energiát átvinni az űrből a Földre. „Az eddig elvégzett kísérletek révén megerősítést kaptunk arról, hogy a MAPLE sikeresen képes energiát továbbítani az űrben lévő vevőkészülékekre” – mondta Ali Hajimiri, a CalTech villamos- és orvostechnika professzora. „Képesek voltunk arra is, hogy az energiát a Földre irányítsuk, amit itt a Caltech-en fogadtunk. Természetesen a Földön már korábban is teszteltük, de most már tudjuk, hogy túléli az űrutazást, és működőképes.”

A pályára állított lapkák egyenként 10×10 centiméteresek, és súlyuk kevesebb, mint három gramm. Az űrben 60 x 60 méteres modulokká állíthatók össze, a kibontásuk automatikusan történik. A modulokból végül kilenc négyzetkilométeres napenergia-mezők lesznek. Egyelőre nem világos, hogy a hatalmas naperőműveket hogyan fogják a Nap felé orientálni. Ha az erőműveket magasabb pályára állítják, kevesebb modulra lesz szükség, alacsonyabb pályán viszont több modulra. Az első esetben 39 rakétaindításra lenne szükség, a második esetben 13 indítás elegendő lenne. Ez is gazdasági hatékonyság kérdése, mivel a hordozórakéta minden egyes indítása további magas költségekkel jár.

Az Európai Űrügynökség (ESA) is szeretne napenergiához jutni az űrből, és ezt javasolja a tagállamoknak a Solaris projekt keretében. Két megvalósíthatósági tanulmány segít meggyőzni a tagokat, hogy fektessenek be az űrből származó napenergiába. Az áram kitermelése drága lehet, de a tanulmány első megállapításai szerint mindenképpen megvalósítható. Az EU 2025-ben dönt arról, hogy megvalósul-e egy ilyen projekt.

A Frazer-Nash tanácsadó cég számításai szerint 2050-től évente 800 terawattóra tiszta energiát lehetne előállítani az űrből. Az elemzés azt is felvázolja, hogy az űrből származó napenergia kiszoríthatná a fosszilis tüzelőanyagokat és bizonyos esetekben az atomenergiát az európai energiamixből. A több, mint 400 milliárd eurós költséget mintegy 600 milliárd eurós bevétel ellensúlyozná.

A Roland Berger által készített megvalósíthatósági tanulmány szerint a döntéshozók még mindig szkeptikusak ezzel a projekttel kapcsolatban. Különösen a magas kezdeti költségeket látják kritikusan, kiváltképp az építkezés kockázatossága miatt, ráadásul legkorábban 2035-ben kezdődhet el a megvalósítás. Az egyik probléma: ahhoz, hogy a kívánt mennyiségű áramot a földre lehessen juttatni, egyenként 70 négyzetkilométeres földi állomásokra lenne szükség. A szakértők szerint ezt a területet két célra, például mezőgazdaságra lehetne használni.

A másik probléma a megvalósítással: az ESA-nak, az Európai Űrügynökségnek még nincsenek teljesen újrafelhasználható rakétái – ellentétben az USA-val, ahol a SpaceX-nek van Starshipje. A Solaris-rendszerek űrbe juttatásához azonban ilyen nagyméretű, újrafelhasználható rakétára lenne szükség. Ezek pedig hatalmasak lennének. A tervezett napelemes rendszerek várhatóan egy-két gigawattnyi áramot termelnek majd, ami egy atomerőmű teljesítményének felel meg. Ehhez 15 négyzetkilométernyi területet lefedő napelemekre lenne szükség, ami nagyjából 200 futballpálya méretének felel meg. Összességében a Stellaris létesítményei sokkal nagyobbak lennének, mint a Nemzetközi Űrállomás (ISS).

A brit kormány 2022 elején jelentette be, hogy mintegy 15 milliárd fontot, azaz nagyságrendileg 19 milliárd eurót kíván befektetni egy napelemes űrállomásba. Összesen több, mint 50 brit technológiai vállalat csatlakozott a brit űrenergia-kezdeményezéshez, köztük olyan nehézsúlyú cégek, mint az Airbus repülőgépipari konszern, a Cambridge-i Egyetem és a műholdakat gyártó SSTL. A kezdeményezés alaptézise, hogy 2050-re az Egyesült Királyságnak nem kell többé üvegházhatású gázokat termelnie azáltal, hogy áramot sugároznak az űrbe. Az ESA-hoz hasonlóan a brit kezdeményezés is a Frazer Nash tanácsadó cég átfogó tanulmányán alapul. „A tanulmány arra a következtetésre jutott, hogy ez technikailag megvalósítható, és nem igényel semmilyen úttörő fizikai törvényszerűséget, új anyagokat vagy alkatrész-technológiát” – mondja Martin Soltau, a kezdeményezés elnöke. A britek a következő 12 évben mindent meg akarnak tenni annak érdekében, hogy már 2035-ben egy gigawattnyi energia jusson el a Földre az űrből.

Ennek érdekében jelenleg egy CASSIOPeiA nevű moduláris koncepciót kutatnak, amely a Constant Aperture, Solid-State, Integrated, Orbital Phased Array (állandó apertúrájú, szilárdtest, integrált, orbitális fázisú antennarendszer) rövidítése. Ezt a brit International Electric Company mérnöki cég fejlesztette ki. Az orbitális erőmű moduláris jellege lehetővé teszi, hogy a demonstrációs fázis után bővíteni lehessen. Azonban még a demonstrátor is hatalmas lenne, több kilométer átmérőjű, és 300 startot igényelne egy SpaceX Starship méretű rakétával, hogy pályára álljon – mondta Soltau. A műhold 36 000 km (22 000 mérföld) magasságban keringene bolygónk felett, és folyamatosan szemmel tartaná a Napot és a Földet. „A műhold fő funkciói a napenergia összegyűjtése nagy, könnyű tükrökön keresztül, és az optika koncentrálása fotovoltaikus cellákra, ahogyan mi is tesszük a Földön” – mondta Soltau. „Ezek egyenáramot termelnek, amelyet aztán szilárdtest nagyfrekvenciás teljesítményerősítőkön keresztül mikrohullámokká alakítanak, és koherens mikrohullámú sugárban továbbítanak a Földre.”

A kínai Omega űrprojekt szintén a napenergia űrből történő táplálásán dolgozik. Az első földi tesztek sikeresek voltak. A Xidian Egyetemen például egy körülbelül 75 méter magas acéltornyot építettek, amely nagyfrekvenciás mikrohullámú sugarak segítségével csapolja le a műholdak energiáját. A technológia azonban még nem teljesen kiforrott; például még nem tudni, hogy egy ilyen nagyfrekvenciás energiasugár milyen hatással lesz a kommunikációra vagy a légi közlekedésre. Mindazonáltal a kínai kutatócsoportnak sikerült vezeték nélkül, mikrohullámok formájában áramot továbbítani mintegy 55 méteres távolságra. Ez nem sok ahhoz a több, mint 30 000 kilométeres távolsághoz képest, amelyet a rendszernek később a gyakorlatban meg kell majd tennie. Ennek ellenére a kínaiak optimisták, hiszen három évvel a tervezett határidő előtt járnak. Az amerikai rendszerrel szemben a kínai rendszer állítólag három előnnyel rendelkezik: kevesebb vezérlési nehézség, kisebb hőleadási nyomás és 24 százalékkal nagyobb teljesítmény-tömeg arány. A kínaiak 2028-ra tervezik saját működő modelljük bemutatását.

A japán lakosság legkésőbb a 2011-es fukushimai nukleáris katasztrófa óta nagyon szkeptikusan tekint az atomenergiára. A világűrből származó napenergiát alternatívának tekintik, és már a katasztrófa előtt is történtek kezdeti erőfeszítések e tekintetben. A japán parlament 2009-ben fehér könyvet fogadott el, amely az űrből származó napenergia fejlesztésére vonatkozó, kezdetben tíz évre szóló programot fogalmazott meg. A fehér könyv 2020-as kiadásában ez a program még mindig érvényben van.

2014-ben Susuma Sasaki asztrofizikus, a JAXA japán űrügynökség Űr- és Űrhajózástudományi Intézetének munkatársa bemutatta, hogyan lehetne a 2030-as években megvalósítani egy 1 gigawatt teljesítményű kereskedelmi célú orbitális erőművet. Az erőmű több mint tízezer tonnát nyomna, és több kilométeres lenne a mérete. A kutatók azt javasolják, hogy két rácsszerkezetet használjanak tükrökkel, amelyek a napfényt a nap bármely szakában befogják. A japánok az úttörők közé tartoznak, amikor az energia mikrohullámok segítségével történő továbbításáról van szó. A Mitsubishi Heavy Industries 2015-ben bemutatta, hogy tíz kilowatt teljesítményt tudtak továbbítani egy 500 méterre lévő vevőegységhez.

A japánok 2024 áprilisában egy londoni konferencián mutatták be az Ohisama (japánul nap) projektet. A terv szerint egy kis naperőmű az űrben már 2025-ben áramot küldene a Földre. Koichi Ijichi, a Japan Space Systems kutatóintézet tanácsadója az űrből származó energiáról szóló konferencián ismertette a küldetés néhány részletét. Ijichi szerint egy körülbelül 180 kilogramm súlyú kis műhold 400 kilométeres magasságban mintegy 1 kilogramm energiát fog továbbítani. Bár a tervezett demonstráció nem érné el a kereskedelmi hasznosításhoz szükséges méretet, mégis előrelépést jelentene. Egy kilowattos teljesítményével például egy háztartási kisgép, például egy mosogatógép méretétől függően körülbelül egy órán át működtethető. A műholdat egy két négyzetméteres napelemmel szerelték fel az akkumulátor töltésére. Az akkumulátorban tárolt energiát azután mikrohullámokká alakítják, és egy földi antennára küldik. Mivel a műholdak óránként mintegy 28 000 kilométeres sebességgel haladnak, az antennákat 40 kilométeres távolságban kell elhelyezni a Földön. Az egyes antennák távolsága viszont öt kilométer, hogy elegendő energiát tudjanak továbbítani.

A kutatók már az 1970-es évek óta álmodoznak arról, hogy az űrben összegyűjtsék a napenergiát, és azt a Földre juttassák. Ez különösen annak köszönhető, hogy a beérkező napsugárzás több mint fele a Föld légkörén keresztül haladva elvész, olyan hatások miatt, mint a visszaverődés és az elnyelés. Ez a probléma elkerülhető az űrbe telepített napenergia-rendszerekkel. A rendszerek a légkörön kívüli napfényt mikrohullámokká alakítanák, és a Föld felé sugároznák. Így elkerülhetőek lennének a veszteségek, és a Földön a nappal és az éjszaka váltakozása miatt – a Föld forgása miatt – fellépő leállások is. A legnagyobb problémát a hatalmas naperőművek űrbe szállítása jelenti. A mai hordozórakéták egyike sem üzemeltethető gazdaságosan. A fizikai szakértelem rendelkezésre áll, a szükséges anyagok már léteznek, és robotok is rendelkezésre állnak, amelyek az űrben össze tudnák szerelni a rendszereket. A napenergia nagy távolságokra történő átvitele azonban még számos technikai akadályt rejt magában, például a napszél vagy a gravitáció hatása nem egyértelmű. Röviden: mennyire befolyásolják ezek a tényezők a vezeték nélküli energiaátvitel hatékonyságát és pontosságát?

Kép: ESA

Forrás:

https://www.ingenieur.de/technik/fachbereiche/raumfahrt/solarstrom-aus-dem-all-loesung-fuer-unsere-energieprobleme/

2025-re készen lesznek az új algyői Tisza-híd tervei

2025-re készen lesznek az új algyői Tisza-híd tervei

Tavaly eldőlt, hogy az algyői Tisza-híd 2x2 sávosítása zöld utat kap. Ma pedig már ott tartunk, hogy megvan a tervező, akinek az a feladata, hogy a meglévő híd mellé egy új, 500 méter hosszú, 2X1 sávos szerkezetet és hozzá kapcsolódóan 1,2 km utat tervezzen 2025-ig –...

Az MVM Mobiliti átadta első nagy teljesítményű töltőállomását

Az MVM Mobiliti átadta első nagy teljesítményű töltőállomását

Az MVM Mobiliti Törökbálinton átadta első 600 kilowatt összteljesítményű töltőállomását, amelyet európai uniós támogatásból valósított meg – közölte az ország legnagyobb e-töltő-hálózatát működtető MVM Mobiliti Kft. július 15-én.   A fejlesztés az MVM Ultra...