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zoom RSS 宇宙太陽光発電に向けた実験が開始される 2040年代以降に照準

<<   作成日時 : 2014/12/01 21:33   >>

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静止衛星軌道(地上36000km)に太陽電池を置くと、地球の影からはほぼ切り離され、勿論天候の影響を受けることもないので、発電効率は地上の10倍と言われている。ここで発電した電力はマイクロ波に変換して、波のエネルギーとして地上へと送信する。地上では受信機でこのマイクロ波を受信し、電力に変換する。

マイクロ波を36000kmも、エネルギーロスなくピンポイントの目標に向かって飛ばせるか? そんな実験がいよいよ始まる。まずは高きを望まずに50mから。一番下に示した日本経済新聞の2009年の記事では、17mは成功している。

心配性の私は、36000km先の10kmの的に無事にマイクロ波が当てられるかの心配をしてしまう。数字があまりにも大きいので少し単位を変えてみると36m先にある1cmの的に当てられるかということである。マイクロ波を一本の平行線として飛ばすには、それなりの技術が必要である。また、広い面積を持った太陽光発電パネルにデブリス(宇宙ごみ)が高速で衝突して、発電衛星そのものの姿勢が変化しないかも心配である。

私の素人知識ではマイクロ波は電子レンジにも使われているので、その波長によっては地上の生物を焼き殺す可能性もあるのではないかと心配になる。日本経済新聞にはこの波長は記されていない。JAXAの資料には「10cm〜0.1mm程度の波長(周波数0.1GHz〜100GHz程度)の電磁波の一種」と記されている。ちなみに電子レンジに使われる波長は2.45GHzである。



日本経済新聞 12月1日

宇宙で太陽光発電、実用化へ一歩 電気→電波の実験

宇宙空間に浮かべた太陽光パネルで発電し地球に送電する「宇宙太陽光発電」の実現に向けた産官学の取り組みが動き出す。経済産業省や三菱電機などは12月、京都大学で電気を電波に変え無線で送る初の地上送電実験を始める。宇宙太陽光発電が実現するのは2040年代以降といわれているが、無線送電は離島への電力供給手法などとしても期待されており、実用化を急ぐ。実験には宇宙システム開発利用推進機構、IHIエアロスペ…
まずは送受信距離50mから開始するとしている。



宇宙太陽光発電(Wikipedia)

宇宙空間上で太陽光発電を行い、その電力を地上に送る発電方法である。「マイクロ波発電」はこの発電方法の一種で、伝送手段としてマイクロ波を用いているものの総称である。

長所[編集]
従来の発電方法に比べて発電量が多い。
環境汚染を引き起こさない。
資源の枯渇の心配が無い。
地上の受電設備をレクテナ(マイクロ波を直流電流に変換するアンテナのこと)にすることで、地上に照射されるエネルギー密度を、自然物に影響のないレベルに下げられる。広大な面積を必要とするが、レクテナの下は居住区や農地に利用できる。地表面で、生体への影響を考慮する必要がない程度のエネルギー密度、10W/m²程度を想定している。この場合、10km四方の受電設備で、原子力発電1機分にあたる1GW(100万キロワット)の電力を受け取れる。

短所[編集]
太陽電池を用いる場合、面積が巨大になり宇宙塵やスペースデブリなどへの対処が難しい。
宇宙での大型構造物であるため、故障した場合の修理が非常に難しい。
宇宙空間であるため、宇宙線による被曝を考えれば作業員による建造や修理は難しい。
衛星軌道上に設置した場合、ソーラーセイルと同様に太陽光圧の影響が大きく、頻繁に軌道修正が必要。定期的に推進剤を補充する必要がある。
地球の影に入った場合に発電できない。
周波数によっては漏洩電波、高調波により衛星、その他無線通信への影響がある。
他自然エネルギーに比して安定したエネルギー供給が可能になるものの、初期投資が非常に高額になる。
受信設備以外の地点にエネルギーを照射することによる軍事転用や「誤射」のリスクが伴う。
受信設備の天候に影響を受ける。
衛星が破壊されるリスクがある。

宇宙航空研究開発機構の総合技術研究本部の研究チームは、2020〜2030年の間の実用化を目指している。100万kW級(現行の原子力発電所で、商用炉1基相当)の実用システムを実用化するために、マイクロ波による電力送電方式の部分試作実験、太陽光を直接レーザーに変換する研究とNASAリファレンスシステムに代わる方式の検討などを積極的に行っている。



マイクロ波無線エネルギー伝送技術の研究(JAXA)

10cm〜0.1mm程度の波長(周波数0.1GHz〜100GHz程度)の電磁波の一種で、通信用電波としても広く利用されているマイクロ波ですが、エネルギー(電力)を伝送する手段として利用する場合は、非常に多くのアンテナ素子で構成されるアレーアンテナを用います。アレーを構成する各アンテナ素子からマイクロ波を放射するタイミング等(位相と振幅)を制御し、空間で合成することで、任意のビーム形状を形成することができ、さらにビームを任意の方向に向けて放射(送電)することができます。その特質を活かし、宇宙空間において太陽光での発電を行い、その電力をマイクロ波に変換してエネルギーとして地球へ伝送し、地上にてマイクロ波を電力に変換して利用に供するシステムを、マイクロ波方式宇宙太陽光発電システム(M-SSPS)と呼んでいます。



少し古い文書(2009年3月27日付)となりますが、

飛行船からのマイクロ波で携帯充電 殺人光線と平和利用は紙一重

宇宙太陽光発電(Wikipedia)が話題になることが多いが、今回のニュースは同じ原理で、飛行船で発電した電力をマイクロ波で地上に伝えることに成功したというものである。

マイクロ波はご存じのとおり、電子レンジに利用される電磁波で、電子レンジでは水分子に作用することにより食品の加熱が行われる。

将来、静止軌道上の発電衛星により大規模に発電された電力がマイクロ波に変えられて地上に送信されるとき、地上をピンポイントで狙ってエネルギー送信が行われることになると思うが、このとき
1.マイクロ波が当たった部分の地上の雲が消失すると同時に、大気の温度が上昇しないか。
2.地上の10km四方の受信機を目がけてエネルギー送信が行われると考えられるが、発電機に宇宙ゴミが当たった場合などに衛星の姿勢が揺らぎ、エネルギーの当たる位置がずれないか。
3.もし、エネルギーが人間に当たった場合には、まさに殺人光線になるのでは。

面白い技術であるが、少し前まで携帯電話の電磁波でガンにかかると言っていた人類であるので、技術の難しさと相まって、たとえ小さなエネルギーであっても、実現までにまだまだ長い時間を要するのではなかろうか。


京都大:飛行船から無線で送電 地上での発電成功
引用開始
 高さ約30メートルに浮かぶ飛行船から無線で電波を送り、地上で発電や充電をする−−。京都大生存圏研究所(宇治市)が10日、そんな実験を京大宇治総合運動場(同)で行った。
 飛行船(長さ約17メートル)に搭載した重さ43キロの無線電力装置を使い、電気をマイクロ波に変換して地上に向けて発信。地上アンテナで受信した後に電気に戻す、という仕組み。この日の実験では見事、地上のライトが点滅したり、携帯電話の充電に成功した。
 同研究所によると、将来的には、災害で停電した時などの電源供給や、宇宙での太陽光発電に使えるシステムといい、今後、機械の小型軽量化を目指していく。
                                    引用終了



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コメント(1件)

内 容 ニックネーム/日時
36m先にある1cmの的は射撃競技の的の中央の10点の円ですね。

これは宇宙発電の名を借りた電波兵器の開発でしょう。

サハラ砂漠での太陽光発電は諸般の事情により廃案になりました。
匿名
2014/12/02 08:44

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