27.01.2023
Энергетический вайфай
Два знаковых события приблизили человечество к созданию глобальной беспроводной энергетической сети. Во-первых, компания Airbus представила прототип системы получения энергии в космосе и передачи ее на Землю. Во-вторых, инженеры Агентства перспективных оборонных проектов США (DARPA) сообщили о разработке бортовых оптических реле ‒ ключевого элемента будущей распределительной системы, которую часто называют «энергетическим интернетом».
Мечта Николы Теслы
Беспроводные заряжающие устройства для мобильных телефонов и ноутбуков уже существуют. Электробус пополняет аккумуляторы без кабельного подключения к сети ‒ просто заезжая на специальные бесконтактные площадки. Но «энергетический вайфай», основанный на индукционном принципе, способен распространять лишь малые токи и в очень ограниченном радиусе. Чтобы «раздавать» энергию на большие расстояния, нужны совсем другие технологии.
Идею о передаче энергии по воздуху с помощью электромагнитных волн впервые высказал в конце XIX века Никола Тесла. Он предлагал создать по всему миру сеть приемо-передающих станций, состоящих из высокочастотных генераторов, электрических осцилляторов и резонансных приемников с высоким выходным током. Изобретатель считал, что такая система избавит человечество от дорогостоящих высоковольтных линий и объединит все мировые источники энергии.
В январе 1902-го Тесла получил патент на «Аппарат для передачи электрической энергии». Главным элементом была передающая катушка-резонатор (катушка Теслы). Чтобы продемонстрировать возможности изобретения на практике, ученый построил на острове Лонг-Айленд (недалеко от Манхэттена) телекоммуникационную установку. Ее он назвал башней Ворденклиф ‒ по имени юриста и предпринимателя, который приобрел участок для эксперимента.
Проект поддержали влиятельные промышленники и венчурные капиталисты, в том числе ‒ известный банкир и акционер первой в мире Ниагарской ГЭС Дж. П. Морган. Однако в 1903-м, когда башню почти построили, Морган испугался, что изобретение может обрушить энергетический рынок. Он прекратил финансирование и призвал других инвесторов последовать его примеру. У Теслы начались трудности со средствами, а в мае 1905-го истек срок патента. Установка так и не заработала.
Космические электростанции
О возможности сбора солнечной энергии в космосе писал еще Константин Циолковский в 1920-х. Но датой рождения астроэнергетики традиционно считают 1968-й: тогда американский инженер Питер Глейзер ‒ автор концепции спутников на солнечных батареях ‒ предложил технологию передачи собранной в космосе энергии на Землю с помощью СВЧ под названием «Энергетический луч». Ученый считал, что микроволновое излучение, поступающее на приемные антенны (ректенны), можно преобразовывать в электрическую энергию, передаваемую в энергосистему.
У космических солнечных станций, если сравнивать их с наземными, есть важные преимущества. Прежде всего, они способны работать непрерывно ‒ ведь Солнце в космосе никогда не заходит. К тому же они могут собирать весь поток лучей целиком ‒ в то время как на Земле значительная его часть поглощается или отражается, проходя через атмосферу. Отпадает и необходимость в сложной и дорогостоящей инфраструктуре: линиях электропередачи, кабелях и трансформаторах ‒ распределение идет напрямую потребителям с помощью энергетических лучей.
Расчеты экспертов НАСА показывают, что одна крупная орбитальная станция-спутник (SPS ‒ solar power satellite) с поверхностью солнечных элементов около двух километров в поперечнике может вырабатывать энергии не меньше, чем средних размеров АЭС или ГЭС. Проблема в том, что при передаче ее на Землю до 80 процентов теряется.
Поэтому основная задача ученых ‒ разработать эффективную технологию преобразования, доставки и распределения собранной в космосе энергии. На практике это можно сделать двумя путями ‒ используя СВЧ-передатчики или лазеры. Первый способ позволяет передавать потоки энергии в промышленных масштабах. Кроме того, он менее опасен для человека. Второй больше подходит для точечного питания конкретных устройств.
Полную версию статьи читайте по ссылке https://ria.ru/20230108/elektroenergiya-1840773413.html
Источник заимствования иллюстраций ‒ https://ria.ru/20230108/elektroenergiya-1840773413.html