Magyarország, 1979. július-december (16. évfolyam, 27-52. szám)

1979-09-16 / 37. szám

Energetika Amíg csak süt Naperőmű geoszinkron pályán ! Nem zavarná az időjárás „A naperőmű-műhold alkalmas arra, hogy a világűrben villamos árammá alakítsa a Nap sugárzó energiáját földi felhasználás cél­jaira. Ez a megoldás elméletileg lehetővé teszi az emberiség ener­giaszükségletének teljes kielégíté­sét, amíg csak a Nap süt.” Úgy tíz évvel ezelőtt írta ezt Peter Glaser cseh származású amerikai kutató. Fantasztikus tervét annak idején a szakemberek mosolyogva fogad­ták. Nemrég viszont a Floridában rendezett űrkongresszus hatszáz résztvevője már nagy figyelemmel hallgatta dr. Glaser fejtegetéseit. Az ötlet megszületése óta ugyan­is alaposan megváltozott a világ. Nemcsak az űrtechnika fejlődött és hozta „földközelbe” az ilyen merész gondolatokat, hanem az energiaválság is serkenti a szakem­berek képzeletét, és megnyitja a honatyák pénztárcáját. Időközben P. Glaser, aki egyébként egy massachusettsi kutatóvállalat mér­nöke, részletesen is kidolgozta ter­vét, amelyhez napjainkban a po­litikai szél­járás ugyancsak kedve­ző, hiszen Carter elnök energia­­programjának egyik célja, hogy az ezredfordulóig húsz százalékra nö­vekedjék a napenergia részesedése az USA energiafogyasztásában. Igaz, a „nap-szputnyik” kidolgo­zására szánt összeg egyelőre sze­rény (5,6 millió dollár lesz az 1980-as költségvetési évben), de nem elképzelhetetlen, hogy ez a kutatási téma olyanfajta nemzeti üggyé válik, mint tíz évvel ez­előtt a holdutazás. A washingtoni törvényhozásban minap tárgyalták azt a javaslatot, hogy évi 25 mil­lió dollárt fordítsanak a kozmikus naperőművek kifejlesztésére. Mikrohullámon a Földre Az űriparban érdekelt cégek bi­zakodva tekintenek a „Space Solar Power” (SSP) megvalósítása elé, és a következő évtizedek nagy üz­letét, amolyan szuper Apolló-prog­­ramot látnak benne. A kutatók is rokonszenveznek vele, mert hosz­­szú távon munkalehetőséget ígér számukra, és szakmai értelemben voltaképp nem sok kockázatot rej­teget, csupán mérnöki, tervezési feladatok megoldását követeli (a technológia alapja lényegében ki van dolgozva, hiszen már évek óta napelemek látják el a mesterséges holdakat és űrállomásokat energiá­val). Az amerikai polgár pedig az energiagondok megoldásának vagy legalább is enyhítésének lehetősé­gét látja a Föld fölött „lebegő” óriási naperőművekben. Glaser szabadalmaztatott elkép­zelése szerint a napenergia-mű­hold úgynevezett geoszinkron pá­lyán, 36 000 kilométer magasság­ban keringene az Egyenlítő felett, Földünk körül, látszólag úgy, mint­ha mindig egyazon pont fölött áll­na. Az onnan lesugárzott energiát akár szárazföldön, akár tengeren felállítandó fogadóállomás venné. Egy-egy SSP 10,4 kilométer hosz­­szú és 5,3 kilométer széles, vagyis mintegy 55 négyzetkilométer kiter­jedésű lenne. Felületét napelemek borítanák. Az általuk „termelt” elektromos energiát klisztronok, amplitronok és más speciális ké­szülékek mikrohullámú energiává alakítanák át, amit azután egy ki­lométer átmérőjű, kerek antennák továbbítanának a földi állomásra, s itt hatalmas antennarendszerek fognák fel. A mikrohullámokat villamos energiává alakítva továb­bítanák a felhasználókhoz. Sem a felhőzet, a légkör, sem a nappal és az éjszaka váltakozása nem zavarná az SSP-t, szinte sza­kadatlanul fürdene a napfényben, s így 6—15-ször több napsugárzás érné egy nap alatt, mint a Földön elhelyezett, hasonló méretű nap­telepet. Mivel az időjárás csak kis mértékben befolyásolja a mikro­hullámokat, az energiatovábbítás­nak sem állna útjában. Az elv ugyan egyszerű, de jó néhány tech­nikai problémát vet fel. Tökélete­síteni kell a napelemeket (növelni a hatásfokot, csökkenteni a súlyt és az előállítási költséget), javí­tani a mikrohullámú energiato­vábbítás hatásfokát. Kifejlesztésre vár a nagy szerkezetek űrbéli sze­relésének technikája, s a szerkeze­ti anyagok és egyéb eszközök, to­vábbá a szerelést végző szakembe­rek szállítása fel és vissza ésszerű áron. Ezért az első kérdés az volt, vajon a költségek tekintetében egyáltalán a realitások határain belül van-e az SSP-terv? Beérték azzal, hogy eldöntsék: millió vagy milliárd dolláros befektetéssel kell-e számolni minden kilowatt­órára? Végül is oda lyukadtak ki, hogy a költség 30—115 millió dol­lár között lehet, tehát érdemes foglalkozni a terv részletes kidol­gozásával. Azt is megvizsgálták, hogy a vezeték nélküli energiato­vábbítás elképzelt módja nem ká­rosítja-e a környezetet, az élővi­lágot, nem melegíti-e fel a­ lég­kört, és viszonylag megnyugtató eredményre jutottak. A későbbi tízezer megawattos egységek súlya 75 000 tonna körül lenne, méretük 5 kilométer X 25 kilométer, elektromos teljesítmé­nyük pedig 10 000 megawatt, és két, egyenként 5 megawattos földi állomás fogadná a hatalmas égi napelemszőnyeg két végén elhe­lyezkedő antennák által lesugár­zott energiát. Ilyen nagy méretek­re a gazdaságosság szempontjából van szükség. A szilícium-napele­­mek 10,3 százalékos hatásfokkal dolgoznak, az elektromos energia 2,45 gigahertzes mikrohullámokká való átalakításánál és lesugárzásá­­nál pedig 58,3 százalékos hatásfok­ra lehet számítani, így az egész rendszer hatásfoka körülbelül 6 százalék lenne. A jelenlegi elképzelés a ma leginkább használatos szilícium­­napelemekkel számol, de más meg­oldások, például gallium-arzenid cellák is szóba jöhetnek. Az 1 kw/ra számított szilícium-napele­­mek ára az előrebecslések szerint 1986-ra 500 dollárra csökken, de lehetséges a­­, hogy az ezredforduló tájára ezt az összeget 100 dollárra sikerül leszorítani, ami jelentősen mérsékelné az egész űrszerkezet árát. Már kísérleteznek A vezeték nélküli mikrohullámú energiatovábbítás gondolata régóta kísért, de látványos eredmények még nem születtek. Helikopterről már évekkel ezelőtt továbbítottak így energiát a Földre. Legutóbb pedig — már az SSP-program ke­retében — a kaliforniai Goldstone­­ban 30 kw energiát sugároztak egy 1 kilométer távolságban elhelyez­kedő vevőantennához, és laborató­riumi kísérletek is folyamatban vannak. Kétségtelen, hogy ezen a területen további vizsgálatokra van szükség, nemcsak az energiatováb­bítás hatásfokának javítása érde­kében, hanem annak körültekintő ellenőrzésére is, hogy nem károsít­ja-e a földi antenna környezeté­ben óhatatlanul keletkező szórt mikrohullámú sugárzás az embere­ket, állatokat és a növényeket. Tisztázandó továbbá: nem fűti-e fel ez a sugárzás az ionoszférát? Mindenesetre olyan hullámhosszt kell választani, amely nem zavarja a földi híradástechnikát. Csak ezután kerülhet sor az űr­kísérletekre, amelyeket három sza­kaszban terveznek lebonyolítani. A nyolcvanas évek közepén alacsony műholdpályán több száz kilowattos egységet építenének fel, amelynek fő célja a konstrukció kipróbálása, a mikrohullámú átvitel ellenőrzése lenne. Második lépésként a nyolc­vanas évek végén 2—10 megawat­tos kísérleti naperőművet állíta­nának ugyancsak alacsony Föld körüli pályára, különösen a hatal­mas szerkezet szerelési módszerei­nek, valamint egy nagy méretű antennának a kipróbálására. S vé­gül, a kilencvenes évek derekán le­hetne megépíteni az első, még min­dig kísérleti egy gigawattos egy­séget, de már geoszinkron pályán. Ez utóbbi kísérletnek már a 36 000 kilométer magasságba való szállí­tás és az ott szükséges emberi te­vékenység feltételeinek megterem­tése lenne a célja. A terv legsebezhetőbb pontja a szállítás, a rengeteg szerkezeti anyag geoszinkron pályára való ál­lítása. Fontos szerepet szánnak eb­ben a Space Shuttle űrjárművek­nek, illetve ezek továbbfejlesztett változatainak. Nemcsak nagyobb űrrepülőgépek kifejlesztéséről van szó, hanem arról is, hogy olyan orbitális szállító járművekkel kell kiegészíteni őket, amelyek a Föld­höz viszonylag közeli műholdpá­lyán keringő űrrepülőgépekről a 36 000 kilométer magasságban el­helyezkedő szinkronpályára jut­tatják a szerelési anyagokat és a szerelőket, akiket természetesen vissza is kell szállítani. Becslések szerint egy 10 000 megawattos egy­ség felépítéséhez 500 felszállásra lenne szükség. Az égi naperőmű elemeit — ha­talmas méreteik miatt — nem le­het készen odaszállítani, hanem az űrben kell majd elkészíteni, összeszerelni és üzembe helyezni, mégpedig lehetőleg automatikusan. Az ehhez szükséges gépcsoport tervezésén állítólag már dolgoznak a Johnson űrközpont mérnökei, és kipróbálását a nyolcvanas évek első felére tervezik a Space Shuttle program keretében. Úgy gondolják, hogy a háromszög ala­kú tartógerendák készítéséhez szükséges anyagot, amely való­színűleg alumínium vagy grafit­szállal erősített műanyag lesz, te­­kercsszerűen felcsévélt szalag for­májában juttatják a szerelés he­lyére, ahol a szerkezet a kívánt hosszúságú, háromszög keresztmet­szetű gerendákat hegeszt belőle. Sokmilliárdos program Jelenleg az SSP-terv esélyei nem rosszak. A Boeing, a McDonnel Douglas, a Grumman, a General Electric, a Raytheon, a Rockwell, az IBM és más konszernek ér­deklődnek iránta, hiszen a sok­­milliárdos program félévszázadra szóló megrendelést és foglalkozta­tottságot garantálna számukra. Annyi bizonyos, hogy az SSP meg­valósítása hatalmas anyagi erők összpontosítását igényli, s erre ta­lán még egy olyan gazdag ország sem képes önmagában, mint az Egyesült Államok. Ezért Peter Glaser, a terv atyja és megszállott­ja nemzetközi összefogásról ábrán­dozik, olyan szervezetről, amely­ben több ország működnék együtt a sikerért. SIMONFFY GÉZA FANTÁZIARAJZ AZ SSP-RÓL Nem fűti-e fel az ionoszférát? 38 MAGYARORSZÁG 1979/37

Next