宇宙太陽光発電・電気を地上に送ることは可能?

このほど大気圏外で太陽光パネルで発電した電気をマイクロ波で地上に送るといった実証実験をJAXAが行うと発表しました。

宇宙で発電して地上に送るという構想は何年も前からありましたが、今回のような実証実験は初めてのようで注目されています。

この構想は「宇宙太陽光発電システム」と呼ばれているもので、地上で発電するよりも宇宙空間の方が効率が良いことから考えられたものです。

何故宇宙空間の方が効率が良いのかというと、太陽光は地上に届くまで大気によってエネルギーが吸収されて減衰されてしまうとのこと。

また天候による影響も大きく、日没となるとまったく発電できないのに比べて、宇宙空間ならそのような影響がありません。

どのくらいの発電能力があるのかというと、宇宙に直径2~3キロくらいの太陽光パネルを広げて地上に送電すれば、原発1基分の電気が得られるというのです。

2011年の原発事故以降原発の必要性が問われている中、宇宙太陽光発電システムが完成すれば安全に電力が得られることで大きな期待が寄せられています。

この構想は30~40年後に実用化したいと開発が進められているそうです。
まだまだ先の話ですが、1日も早く実現してもらいたいものです。

マイクロ波による送電効率

宇宙で発電した電気をマイクロ波で地上に送るわけですが、電気というものは通常送電していくうちに損失があるもので、その距離が遠ければ遠いほど損失も大きくなります。

地上では最も電気を通しやすい「銅線」を使用していますが、マイクロ波で送電するとなると損失の割合はどれくらいになるのでしょうか?

またマイクロ波と言えば電子レンジに応用されていることでも知られていますが、電磁波をはじめとする人体への影響も気になります。

今後実用化に向けて問題点を解決していくのでしょうが、私たちもしっかりと勉強しておかないと監視の目が行き届叶くなりますよね

そこで気になったので調べてみました。

マイクロ波の送電は効率が悪い

地上で発電すれ場合には電気をそのまま送電線により地方に送ればいいのですが、マイクロ波による送電は、いったん電波に変換しなければならず、それだけで50%の損失になるそうです。

また電波の強さは距離の2乗に反比例するので、高度3万6千キロの距離から送電するとなると物凄い損失になるとのこと。

他には大気中の水蒸気に吸収されるのでそれも損失の一部になるそうです。

ただ、これも研究開発が進んでかなり効率が良くなってきたと聞いています。

今後研究開発が進むにつれて改善されていくのでしょうが、これだけ考えても課題は山積していますよね。

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太陽光パネルの様々な問題がネックに

研究開発が進んで仮にマイクロ波で効率よく安全に送電が可能でも、問題なのが費用対効果です。

というのは、太陽光パネルを宇宙に建設するとなると現在の技術ではロケットによる輸送手段しかありません。

高度3万6千キロの静止衛星まで数回にわたって運ばなければならないので莫大な費用がかかります。

また太陽光パネルでも劣化しますから年数が経つと交換しなければ発電効率が落ちてしまいます。

そうなるとまた新たな太陽光パネルに交換するためにロケットで数回にわたって輸送する必要があります。

これらの建設や輸送コストを考えると、地上で発電した方が経済的にメリットがあるかもしれません。

しかし他に方法が無いわけではありません。

それが「宇宙エレベーター」で太陽光パネルを輸送することです。

「宇宙エレベーター」とは静止衛星とケーブルを結んでエレベーターで移動する構想ですが、新素材の開発で現実味を帯びてきたのです。

「宇宙エレベーター」が完成すれば、輸送コストは1000分の一にダウンすることができるそうで、「宇宙太陽光発電システム」も費用対効果においては問題なくなるかもしれません。
   

ただし 宇宙エレベーターの完成は2050年が目標ということで、「宇宙太陽光発電システム」よりも後になってしまいますね。

これでは実現不可能ってことになりますね(^^ゞ 

宇宙太陽光発電システムの利用によるメリット

宇宙太陽光発電システムは宇宙空間で発電することで太陽光エネルギーを効率的に使えることで安定的に電力が得られることが注目されていますが、それだけではないようです。

それが電気自動車へワイヤレス充電です。

今のところ宇宙から直接車に充電できるわけではありませんが、きっと将来は電気スタンドに行かずとも「知らない間に充電されるシステム?」で車が走る世界が実現するかもしれませんよ。

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