Mengapa Masa Depan Tenaga Surya Berasal dari Luar Angkasa • Tiup Kebenaran

Mengapa Masa Depan Tenaga Surya Berasal dari Luar Angkasa • Tiup Kebenaran


Lebih dari tujuh dekade yang lalu pada tahun 1941, Isaac Asimov menulis sebuah cerita pendek, “Reason” (PDF), di mana energi yang ditangkap dari matahari disalurkan melalui gelombang mikro ke planet terdekat dari stasiun luar angkasa. Berkedip ke depan hingga hari ini, para ilmuwan ingin mewujudkan mimpi fiksi ilmiah itu menjadi kenyataan bagi Bumi.

Telah ada penelitian luar biasa tentang tenaga surya berbasis ruang (SBSP) atau tenaga surya ruang angkasa (SSP) sejak pertengahan abad ke-20. Berikut adalah garis waktu yang bagus dari berbagai studi dan proyek internasional yang terkait dengan SBSP.

Dengan SBSP, kami dapat menyelesaikan masalah energi dan emisi gas rumah kaca kami dengan sedikit dampak lingkungan. Profesor Sergio Pellegrino dari CalTech baru-baru ini mengatakan sistem SBSP akan menerima energi delapan kali lebih banyak daripada yang diterima Bumi. Dengan kemampuan keluaran energi besar-besaran SBSP yang berkelanjutan dan fakta bahwa matahari kita dijadwalkan akan ada selama 10 miliar tahun lagi, kita dapat dengan aman berasumsi bahwa kita tidak akan kehabisan sumber energi ini dalam waktu dekat.

Salah satu studi NASA yang paling luas yang pernah dibuat, Program Pengembangan dan Evaluasi Konsep Sistem Tenaga Satelit (PDF) secara khusus pada SBSP dan menelan biaya lebih dari $ 50 juta, berlangsung dari tahun 1976 hingga 1980. Studi fundamental lain yang didanai NASA untuk mengevaluasi kembali dan memahami kelayakan SBSP adalah program Penelitian dan Teknologi Eksplorasi Tenaga Surya Luar Angkasa (PDF). Sejumlah besar penelitian yang solid dicapai dalam penelitian ini, tetapi kesimpulan umumnya adalah:

SSP skala besar adalah sistem sistem terintegrasi yang sangat kompleks yang membutuhkan banyak kemajuan signifikan dalam teknologi dan kemampuan saat ini… Peta jalan teknologi telah dikembangkan yang menjabarkan jalur potensial untuk mencapai semua kemajuan yang diperlukan – meskipun selama beberapa dekade …
– John C. Mankins, 7 September 2000

Dengan semua yang dikatakan, mari selami untuk lebih memahami teknologi eksponensial ini dan kelangsungan hidupnya.

Jadi Apa Sebenarnya Tenaga Surya Berbasis Ruang Angkasa?

Tenaga surya berbasis ruang angkasa adalah konsep menangkap energi matahari di luar angkasa dan mentransfernya langsung ke Bumi atau planet terdekat lainnya.

Kredit Gambar: NASA

Secara sederhana, kita akan meletakkan beberapa mekanisme di luar angkasa untuk menangkap energi matahari hampir secara terus menerus dan mengirimkan energi itu ke Bumi. Ini akan terjadi siang atau malam, hujan atau cerah. Setelah kita menerima energi di Bumi dalam bentuk rectenna (antena khusus untuk menerima energi), kita dapat dengan mudah mendistribusikan daya melalui metode normal kita. Cukup mudah.

Ada banyak ide yang berkaitan dengan konfigurasi dan arsitektur mekanisme SBSP yang dapat kami manfaatkan. Lokasi sistem SBSP, arsitektur satelit, pengumpulan energi, dan transmisi energi adalah beberapa area dasar yang harus dilihat ketika memahami sistem SBSP yang berbeda. Mengingat jumlah konsep yang diusulkan, kami hanya akan melihat beberapa opsi yang lebih penting.

Lokasi, Lokasi, Lokasi

Di mana tepatnya kita akan meletakkan sistem SBSP ini? Orbit geosinkron (GEO), orbit tengah Bumi (MEO), dan orbit Bumi rendah (LEO) adalah beberapa pilihan yang diusulkan. Yang paling menjanjikan adalah memanfaatkan GEO karena geometri sederhana dan kesejajaran antena ke rectenna, skalabilitas, dan transmisi daya yang hampir konstan. Masalah utama dengan GEO adalah banyaknya paparan radiasi. Bahaya ruang angkasa umum seperti mikrometeor atau jilatan api matahari juga merupakan ancaman.

Arsitektur Satelit

Dari membuat pabrik bulan dengan penggerak massal atau asteroid pertambangan hingga membuat satelit SBSP rakitan sendiri, menciptakan pabrik berbasis ruang angkasa otonom masih agak menantang. Desain yang dibangun di ruang angkasa dengan memanfaatkan bahan lokal dan gratis (misalnya bahan bulan) untuk membangun sistem SBSP ini memungkinkan adanya konsep yang berbeda dibandingkan dengan yang bisa jauh lebih kompleks untuk dibangun di Bumi.

Satu pengaturan menarik kami saat ini ahem, Membangun di Bumi, adalah susunan surya modular yang dikembangkan oleh Caltech dan Northrop Grumman. Para peneliti mendiskusikan prototipe fungsional mereka dalam video di bawah ini.

Konsep menarik lainnya adalah dari perusahaan swasta Solaren. Mereka berencana untuk bereksperimen di masa depan dengan membangun pembangkit listrik tenaga surya SBSP 250 MW di GEO. Mereka bahkan membuat kesepakatan dengan PG&E, perusahaan utilitas energi terbesar di California, pada tahun 2009 untuk menyediakan tenaga surya luar angkasa (PDF). Solaren juga memiliki banyak paten dan pasti akan menjadi pemain yang menarik di bidang ini untuk mengamati perkembangan baru.

Bahkan konsep SPS-ALPHA NASA melalui Arbitrably Large Phased Array (dikembangkan pada tahun 2012) telah mendapatkan perhatian baru-baru ini dari John C. Mankins, salah satu pakar SBSP terbaik di dunia.

Kredit Gambar: Konsep SPS-ALPHA NASA oleh John C. Mankins
Kredit Gambar: Konsep SPS-ALPHA NASA oleh John C. Mankins

Pengumpulan Energi

Dua konsep dasar yang berkaitan dengan pengumpulan energi adalah pemanfaatan fotovoltaik (panel surya) atau panas matahari. Salah satu konsep panas matahari pada dasarnya menangkap energi matahari dengan menggunakan cermin untuk memusatkan cahaya dan memanaskan cairan. Ini pada gilirannya memutar turbin untuk menghasilkan listrik (misalnya dengan menghasilkan uap). Konsep ini memungkinkan keunggulan bobot potensial dibandingkan panel surya, karena dapat mengurangi massa keseluruhan per watt. Mayoritas konsep, bagaimanapun, menggunakan fotovoltaik ultra ringan dan sangat efisien dalam prototipe mereka.

Transmisi Energi

Transmisi daya gelombang mikro adalah pilihan tipikal dalam desain SBSP karena efisiensi umum, tetapi memanfaatkan pancaran daya laser adalah pilihan lain yang sangat dihargai karena bobot dan biaya yang lebih rendah. Namun, ada pemikiran awal pertama tentang potensi penyalahgunaan di mana seseorang dapat mengubah salah satu pilihan menjadi senjata ruang angkasa (misalnya sinar kematian). Protokol keamanan dapat dengan mudah mencegah ancaman yang tidak biasa ini mengingat teknologi yang digunakan. Desain menggabungkan tingkat daya transmisi gelombang mikro agar berada dalam batas paparan tempat kerja yang disyaratkan OSHA. Tidak perlu khawatir kota-kota dengan microwave dan semua makhluk hidup di dalamnya. Jabat tangan sederhana antara antena dan rectenna akan menonaktifkan transmisi jika jalurnya keluar jalur.

Sekarang setelah kita memiliki pemahaman yang lebih baik tentang apa itu SBSP, mari kita pelajari batasan terbesarnya.

Biaya SBSP

Selalu ada tangkapan. Beberapa masalah keamanan umum telah disebutkan di atas, tetapi kendala utama terkait dengan biaya pengiriman semua bahan yang diperlukan untuk SBSP.

Perkiraan biaya saat ini untuk mengirim kira-kira 1 kg muatan ke luar angkasa bervariasi dari $ 9.000 – $ 43.000 tergantung pada roket dan pesawat ruang angkasa yang digunakan.

Jika kita melihat pada pengiriman panel surya saja, spektrum terendah untuk biaya peluncuran sistem SBSP 4 MW yang sangat ringan adalah 4.000 metrik ton (per Wikipedia). Namun, Energy.gov memperkirakan SBSP lebih mungkin berada di kisaran 80.000 metrik ton.

Biaya rendah: 4.000 metrik ton (4 juta kg) x $ 9.000 biaya peluncuran per kg = $ 36.000.000.000

Harga tinggi: 80.000 metrik ton (80 juta kg) x $ 43.000 biaya peluncuran per kg = 3,44 × 1012 atau $ 3.440.000.000.000

Meskipun angka-angka ini tidak sepenuhnya akurat untuk sistem canggih dan hanya perkiraan, kami masih melihat yang sangat kasar. rendah biaya $ 36 miliar hingga a sedikit lagi biaya mahal $ 3,4 triliun. Memanfaatkan pabrik bulan atau asteroid tiba-tiba tampaknya sesuai anggaran.

Hasil studi SERT NASA menunjukkan bahwa tenaga surya luar angkasa “layak secara ekonomi” jika biaya peluncuran berulang berkisar antara $ 100 – $ 200 per kg muatan. Sementara harga terus turun berkat roket SpaceX yang dapat digunakan kembali, jalan masih panjang. Meskipun demikian, tren ini akan mengikuti Hukum Mempercepat Pengembalian Ray Kurzweil dan harga peluncuran ini akan terus turun, dari miliaran menjadi jutaan menjadi ribuan dan, akhirnya, ke kisaran ratusan dolar.

Tak perlu dikatakan, bukan teknologi yang menjadi masalah, ini adalah biaya.

Masa Depan Energi Matahari

Kemampuan SBSP untuk menyediakan listrik yang bersih dan dapat diandalkan untuk planet ini 24/7 dengan biaya yang lebih murah daripada sumber energi lainnya adalah nyata. Diperlukan investasi puluhan tahun, pembangunan, pengujian, dan implementasi yang berhasil sebelum sistem dapat mulai menutup biaya awalnya.

Isaac Arthur mengeksplorasi konsep ini dalam video yang sangat informatif ini, dan melihat melampaui dekade berikutnya ke mana teknologi eksponensial ini dapat membawa kita.

Meskipun demikian, salah satu komponen kunci untuk memajukan SBSP sebagai sumber energi de facto adalah iklim politik yang tepat, termasuk para pemimpin untuk mendorong inovasi ini. Bruce Dorminey dari Forbes merangkum sentimen umum ini kepada setiap pemimpin dunia masa depan dengan menyatakan:

Jika Presiden Trump memperjuangkan energi surya berbasis ruang angkasa sebagai alat untuk menghasilkan listrik tak terbatas dan terbarukan dari orbit Bumi, dapat diperdebatkan bahwa pemerintahannya dapat meninggalkan AS dan dunia pada umumnya dengan sumber energi baru yang revolusioner.

Kemana Kita Pergi dari Sini?

Selain politik, jika kita berhasil menjalankan SBSP (atau fusi nuklir) dalam dekade berikutnya, beberapa dari konsep sci-fi ini dapat menjadi kenyataan:

  • Lift luar angkasa dan menara luar angkasa
  • Cincin orbit – menggunakan elevator ruang angkasa untuk membuat cincin di sekitar bumi sebagai stasiun ruang angkasa untuk pergerakan kargo dan eksplorasi ruang angkasa yang murah
  • Dyson spheres – megastruktur seperti cangkang raksasa yang menutupi seluruh bintang, menangkap semua keluaran energinya
  • Otak Matrioshka – susunan bola Dyson berlapis yang dibuat untuk mengubah bintang menjadi komputer besar dengan memanfaatkan semua keluaran energi bintang
  • Ringworlds – planet kolosal buatan yang memanfaatkan seluruh bintang
  • Anda mengerti maksudnya…

Meskipun masih banyak faktor yang tidak diketahui terkait dengan SBSP dan implementasinya di tahun-tahun mendatang, satu hal yang pasti: implikasi politik dalam bidang energi akan sangat penting bagi SBSP untuk berkembang melampaui fase konsep dan menjadi jenis baru energi terbarukan yang andal. Mengantar fase energi baru ini ke dunia akan mengubah masyarakat dengan cara yang mendalam.

Kredit Gambar: NASA

Kami adalah peserta dalam Amazon Services LLC Associates Program, program periklanan afiliasi yang dirancang untuk menyediakan sarana bagi kami untuk memperoleh biaya dengan menautkan ke Amazon.com dan situs afiliasinya.

Gambar oleh ipicgr dari Pixabay Gambar oleh ipicgr dari PixabayImage oleh ipicgr dari PixabayImage oleh ipicgr dari Pixabay


Posted By :Hongkong Prize

Author Image
ayu