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