¿Podemos colocar un barco cerca del sol para recibir más energía que en la tierra?

Sin detalles, solo una lluvia de ideas sobre el concepto:

El beneficio de colocar un ECD (Dispositivo de captura de energía) más cerca del sol es que se requiere una superficie de captura más pequeña para recibir la misma cantidad de energía porque el flujo de energía es mayor cerca de la fuente.

Sin embargo, ese beneficio de tamaño pronto puede ser superado por otros requisitos de equipo más cercanos a la tierra.

Posiblemente podría hacer lo siguiente para transferir la energía desde el ECD en órbita cercana alrededor del sol hacia la Tierra (con sus pérdidas de energía):

• Cargue las baterías: cargue las baterías y recójalas cargadas / déjelas escurridas con movimientos regulares al ECD desde la tierra. No es realmente factible.

• utilizar láser : concentre la energía capturada en un haz láser estrecho. (El rayo pierde flujo de acuerdo con la ley del cuadrado inverso, es posible que no lo haga lo suficientemente estrecho)
• use microondas : transfiera la energía solar de manera más fácil de transferir microondas. (El mismo problema aquí que el rayo láser, además probablemente necesitará un gran dispositivo de captura para eso)
• transmítala a un satélite en órbita , luego pase un cable desde el satélite a la superficie de la tierra a través del principio del elevador espacial o transfiera energía al láser en los satélites en órbita y dirija los láseres a estaciones terrestres.
• Mientras tanto, tendrá que asegurarse de que las pérdidas más el factor de riesgo no compensen la ganancia.

La necesidad de poder dirigir el haz transmitido viene con problemas relacionados con la seguridad :

• precisión: es mejor asegurarse de que su ECD pueda apuntar con precisión el haz de transferencia. ¿Qué pasa si falla y golpea la superficie de la tierra?
• ancho del haz: ¿puede hacer que el haz sea lo suficientemente estrecho para obtener la precisión y qué pasa si pierde un poco de capacidad de enfoque? De nuevo, probablemente no quieras bañar la tierra en tus microondas o láser transmitidos
• ¿Puede apagar la transmisión si lo necesita y cómo drenar efectivamente la energía capturada del ECD?

Creo que un proyecto más realista sería un sistema como estos espejos reflectantes o paneles solares en órbita alrededor de la Tierra:

O haga un espejo parabólico en órbita para calentar un lugar muy específico en la tierra de acuerdo con la solución de baja tecnología que las personas en el Tíbet usan para cocinar sus alimentos:

Por supuesto, siempre podemos pensar en grande y considerar una esfera Dyson.

Editar :

La preocupación de que la órbita más cercana al sol acorte el período orbital del ECD y que termine con el ECD detrás del sol con regularidad puede resolverse fácilmente al tener más de un ECD en órbita o al tenerlo en órbita fuera de la eclíptica. Nadie dice que debemos permanecer en el plano eclíptico.

De vez en cuando, he tenido “ideas brillantes” como esta, que perciben una ventaja hipotética e ignoran todas las desventajas. Es un gran ejercicio mental para explorar ambos lados de tales inspiraciones.

La pregunta reconoce que el sol es una fuente importante de energía, y que los objetos más cercanos al sol reciben más energía por unidad de área que el sol. Sin embargo, acercarse al sol también significa alejarse de la tierra, lo que presenta algunos problemas obvios y otros menos obvios.

Tiendo a imaginar una magnífica central eléctrica flotando en el espacio, siempre a la distancia y ubicación óptimas entre el sol y la tierra. Digamos a medio camino. Pero mi ubicación de fantasía es imposible de mantener. Mi central eléctrica estará en órbita alrededor del sol, y las órbitas más cercanas tienen un período orbital más corto que el de la Tierra. Esto significa que mi estación de energía solo estará a la distancia y ángulo óptimos con respecto al sol y la tierra una vez cada pocos años. Pasará más de la mitad de su tiempo más lejos de la tierra que la distancia del sol a la tierra. Será difícil superar las ineficiencias creadas al aumentar las distancias que debe recorrer la energía.

La pregunta original dice que un objeto más cercano al sol recibe más energía, pero la afirmación completa es que recibe más energía por unidad de área . Así que echemos un vistazo a los problemas con el área de colección. La Estación Espacial Internacional tiene la matriz de paneles solares más grande actualmente desplegada en el espacio. Imagine cuánto costaría duplicar el tamaño de esa matriz. Esta matriz cubre un poco más de medio acre. Podría poner dos de ellos en el techo del Costco más cercano. Si necesitaba más espacio, hay otro Costco a unas pocas millas de distancia, sin mencionar el área potencial de recolección sobre cada estacionamiento en la ciudad. Si queríamos una ubicación para una matriz solar realmente grande (que tiene menos sentido que las matrices más pequeñas ubicadas cerca del uso de energía), hay ocho condados en Texas con poblaciones de menos de 1,000 personas, y el Condado de Loving tiene una población de 82 personas, según Wikipedia . Imagine el costo de instalar medio acre de paneles solares en el condado de Loving, que tiene un área de 430,720 acres. Si bien puede haber problemas para transmitir la energía desde el Condado de Loving hasta donde se necesita, estará más cerca de cada punto de la tierra que la distancia desde un satélite en órbita geosíncrona al punto más cercano en la tierra. Una estación de energía más cercana al sol obtendrá más energía por área de unidad, pero nunca podrá desplegar suficiente área de colector para recolectar más energía total que el área de colector de energía solar que se puede desplegar a bajo precio sobre los estacionamientos y en los tejados de su vecindario .

Como han detallado otras publicaciones, algún día podría ser posible crear una estación de energía útil en órbita terrestre. Sin embargo, este es un escenario diferente al presentado en la pregunta original, que se centró en una central eléctrica más cercana al sol.

Seguro. El punto L1 Lagrange entre la Tierra y el Sol es el lugar obvio para colocar la nave estelar, ya que podría estar en una órbita estable en ese punto en sincronía con la Tierra y usar muy poca energía para permanecer allí.

Desafortunadamente, L1 está a solo 1,5 millones de kilómetros de la Tierra, aproximadamente el 1% de la distancia al Sol, por lo que solo recibiría aproximadamente un 2% más de radiación que un satélite en órbita terrestre.

Una nave espacial en su propia órbita [matemática] n [/ matemática] veces más cerca del Sol que la Tierra recibirá [matemática] n ^ 2 [/ matemática] veces más radiación. En promedio, estará a 150 millones de kilómetros de la Tierra y tendrá que “transmitir” la energía a la Tierra o a una nave estelar en órbita alrededor de la Tierra. Las pérdidas en esta transferencia son un problema importante: para una nave estelar a la mitad de la órbita de la Tierra que recibe cuatro veces la energía, esta transferencia deberá ser al menos un 25% eficiente en una gran distancia.

Todos los problemas prácticos sugieren que estaremos cosechando la energía del Sol de

1. Matrices solares en la Tierra misma; o
2. Nave espacial en órbita terrestre

mucho antes de enviar naves más cercanas al Sol para este propósito.

Si te refieres a una nave espacial, entonces sí. Los paneles solares son más efectivos fuera de la atmósfera terrestre. También son más efectivos si están más cerca del sol, siempre y cuando no estén tan cerca que se derritan, jaja. Cuanto más lejos del sol, más se disipa la energía del sol. Entonces, si estás más cerca, habrá más energía para caputre

¡Físicos por ahí, corríjanme si estoy equivocado y brinden todos los detalles sobre cómo funcionan estos mecanismos, por favor!

La irradiancia solar disminuye a medida que el cuadrado de la distancia del Sol, por lo que una estación ubicada cerca del Sol podría cosechar más energía de la luz solar para la misma área de colectores. Si colocamos dicha nave a 1/3 de una UA lejos del Sol, por ejemplo, podría recolectar nueve veces más energía que la misma nave cerca de la Tierra a 1 UA

Transferir la energía a la Tierra es donde este esquema se vuelve complicado. Claramente, no hay forma de construir 100 millones de kilómetros de cable para transportar la energía, e incluso si pudiéramos, las pérdidas a través de ese cable consumirían prácticamente toda la energía antes de que llegara a la Tierra. Una mejor opción es utilizar la transmisión inalámbrica de microondas para transportar la energía. Esta técnica convierte la energía en radiación electromagnética de longitud de onda media que luego es recogida por una “rectenna” en la Tierra. Sin embargo, este enfoque también tiene inconvenientes, como pérdidas de casi el 50%, la necesidad de un haz de radiación altamente dirigido combinado con conjuntos de rectenna masivos y la necesidad de múltiples rectennas para que al menos uno siempre pueda recibir la señal .

En resumen, tal esquema es posible pero inviable. Sería mejor construir matrices más grandes cerca de la Tierra, lo que tiene la ventaja adicional de un servicio más fácil.

Se ha discutido, ciertamente. Ni siquiera necesita acercarse al sol para recibir un impulso. Incluso superar nuestra atmósfera, a una órbita satelital, efectivamente duplica la cantidad de energía disponible. La conversión de la energía en un microondas o un rayo láser para la transmisión es el método comúnmente discutido.

Energía solar basada en el espacio

Para empezar, la electricidad no tiene intensidad ni volumen … pero a su pregunta sobre la metodología de la transferencia de energía sin pérdidas a través de millones de millas de espacio, la respuesta es imposible: perdería energía en el camino sin importar qué. Cualquier radiación electromagnética enviada entre lugares en el espacio (dado que la radiación es la única forma factible ya que cualquier método de suministro físico inevitablemente costaría mucha más energía de la que cosecharíamos) sufriría inevitablemente alguna interferencia ya que el espacio no está completamente vacío de partículas. y radiación. Sin mencionar la posibilidad de desalineación en el camino y las décadas de tiempo y decenas o cientos de miles de millones de dólares para construir dicho sistema costaría. Entonces no, eso no es realmente factible.

Sería mucho más efectivo cubrir todas las superficies de las células solares o construir plantas de energía nuclear en la parte superior de los elevadores espaciales.

Sí, una nave o estación más cercana al sol que la tierra recibiría una luz solar más intensa. Si estuviera a medio camino entre la tierra y el sol, recibiría cuatro veces más energía por metro cuadrado.

El problema es que significa que esta nave estaría a 75 millones de millas de la Tierra. No hay forma de llevar esa energía de la nave a la tierra sin costar mucha más energía de la que obtienes. Si puede encontrar una manera de transportar energía eficientemente 75 millones de millas, obtendrá mi nominación para el Premio Nobel.

No sé qué tan factible sería, pero, en mi opinión, debería conducir a más energía recibida.

La primera idea que me viene a la mente es una lente grande, pero como con cualquier objeto más cercano al sol, su período orbital sería más corto que el de la Tierra, por lo tanto, el punto de luz concentrada no siempre puede permanecer apuntando a la Tierra a menos que la órbita esté forzado a usar parte de la energía para mantenerse sincronizado sin perder altitud.

Me gustaría dar algunos números, pero el hecho de que el sol no sea una fuente de luz puntual desordena los cálculos a los que estoy acostumbrado.

No es una respuesta muy detallada, pero espero que ayude 🙂

PD: Woohoo! Mi primera respuesta en Quora!

La intensidad solar aumentaría como el cuadrado inverso a la distancia, orbitando a 46.5 M millas del Sol (la mitad de la distancia de la Tierra al Sol, entonces entre Venus y Mercurio) resultaría en un flujo solar de 5200 W / m ^ 2 (4 veces lo que entrar en la órbita terrestre). El truco es transferir esa energía 46.5 M millas a la Tierra, como señala Kris Rosvold.

Cables?

Dejaré que el OP responda esto por sí mismo, porque debería estar bastante claro exactamente por qué no es factible.

La respuesta clásica de la ciencia ficción es ¿por qué transferirla? Hacer industria en el espacio.

Sí, obtendrías más energía por unidad de área de paneles … pero ¿por qué quieres? Aquí no tenemos poca energía solar. Sería mucho más fácil construir matrices más grandes en la Tierra.

Podríamos colocar una nave o matriz solar de este tipo, pero no tenemos un método efectivo para llevar esa energía a un lugar que sería utilizable en la Tierra.