Vào ngày 11 tháng 1, Văn phòng Công nghệ, Chính sách và Chiến lược (OTPS) của Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Quốc gia Hoa Kỳ (NASA) đã thông báo rằng Năng lượng mặt trời trên không gian. Một báo cáo mới, `` Năng lượng mặt trời trên không gian '' đã được công bố. được phát hành để kiểm tra xem liệu năng lượng mặt trời trên không gian (SBSP) có phải là một lựa chọn cạnh tranh hay không.
Báo cáo “Năng lượng mặt trời trên không gian” của NASA cho thấy năng lượng mặt trời trong không gian tương đối đắt đỏ
(Nguồn: NASA)
Hệ thống SBSP thu thập năng lượng mặt trời trong không gian, chuyển đổi thành năng lượng vi sóng hoặc ánh sáng, truyền xuống Trái đất và chuyển đổi năng lượng thành điện năng trên mặt đất. Báo cáo ước tính chi phí vòng đời, lượng phát thải khí nhà kính (GHG) và chi phí điện quy dẫn (LCOE) của hai khái niệm về hệ thống SBSP và sử dụng dữ liệu từ Phòng thí nghiệm Năng lượng tái tạo (NREL) để ước tính so sánh với các nguồn năng lượng thay thế.
Chi phí phát điện ước tính, v.v. giả sử có hai hệ thống
(nguồn: NASA)
Khái niệm đầu tiên (RD1), ``Nhóm trực thăng sáng tạo'' sử dụng một mảng phản xạ và bộ tập trung để tập trung ánh sáng mặt trời. Nó dựa trên "SPS-ALPHA Mark III" do cựu kỹ sư NASA John Mankins đề xuất. Bằng cách liên tục điều chỉnh hướng của mảng phản xạ về phía mặt trời, người ta cho rằng có thể đạt được tỷ lệ sử dụng công suất cao 99,7% quanh năm, nhưng mức độ trưởng thành công nghệ (TRL) thấp.
Khái niệm thứ hai (RD2), Mature Planar Array, bao gồm các tấm pin mặt trời lớn và hệ thống điện. Nó bắt nguồn từ thiết kế do Susumu Sasaki thuộc Cơ quan thám hiểm hàng không vũ trụ Nhật Bản (JAXA) trình bày và bổ sung các yếu tố từ thiết kế SSPP của Viện Công nghệ California. Mặc dù công nghệ đã phát triển cao nhưng khả năng thay đổi vị trí bảng điều khiển còn hạn chế và tỷ lệ sử dụng công suất hàng năm của một hệ thống vẫn ở mức 60%.
Kết quả nghiên cứu cho thấy tổng chi phí ước tính cho mỗi hệ thống, giả sử cả hai hệ thống đều có công suất tối đa là 2 GW, là 276 tỷ USD cho RD1 và 434 tỷ USD cho RD2. Tổng khối lượng trên quỹ đạo của các vệ tinh cần thiết để cung cấp 2 GW điện là 585 MT (tấn mét) cho một vệ tinh cho RD1 và 1000 MT cho 5 vệ tinh cho RD2, làm tăng chi phí tổng thể. Ngoài ra, cần có năm bộ chỉnh lưu mặt đất để nhận điện, điều này làm tăng chi phí của hệ thống mặt đất.
Tổng lượng phát thải khí nhà kính là 14 tỷ kg-CO2 đối với RD1 và 21 tỷ kg-CO2 đối với RD2. Đối với cả hai hệ thống, yếu tố ảnh hưởng lớn nhất là cần có hàng nghìn lần phóng tên lửa, chiếm 71% chi phí và 64% lượng phát thải khí nhà kính cho RD1 và 77% chi phí và lượng phát thải khí nhà kính cho RD2, chiếm 72%. Hơn nữa, người ta ước tính rằng sẽ mất 7,4 năm để RD1 và 12,6 năm để RD2 xây dựng hệ thống SBSP được phát triển hoàn chỉnh.
LCOE ước tính là 610,07 USD/MWh cho RD1 và 1.590,13 USD/MWh cho RD2. So với dự báo năm 2050 về sản xuất năng lượng tái tạo khác, có một sự khác biệt lớn: gió trên bờ là 17,43 USD/MWh, gió ngoài khơi là 39,81 USD/MWh, năng lượng mặt trời là 17,53 USD/MWh và năng lượng mặt trời + pin là 23,83 USD/MWh. Ngay cả với RD1, rẻ hơn trong hai hệ thống, nó mạnh hơn khoảng 35 lần so với năng lượng mặt trời và năng lượng gió, mạnh hơn khoảng 25 lần so với năng lượng mặt trời + pin lưu trữ và mạnh hơn khoảng 15 lần so với gió ngoài khơi.
Công ty tư vấn Frazer Nash Consultancy (Anh) và Roland Berger (Đức) cũng đang tiến hành tính toán thử nghiệm hệ thống SBSP và đã tính ra LCOE từ 50 đến 70 USD/MWh, thấp hơn NASA.
Tác động của phát thải khí nhà kính (g-CO2/kWh) ước tính là 26,58g-CO2/kWh đối với RD1 và 40,38g-CO2/kWh đối với RD2. Con số này gần giống như 43g-CO2/kWh sản xuất điện mặt trời, là sản xuất năng lượng tái tạo trên mặt đất, và 13g-CO2/kWh sản xuất điện gió trên đất liền/ngoài khơi, 480g-CO2/kWh khí tự nhiên, và 1001g-CO2/kWh than, dự kiến sẽ thấp hơn đáng kể so với kWh.
