Project of a stratospheric photovoltaic power station

• Autorzy: Bednarek Stanisław

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2023.07.37

Warianty tytułu

PL

Projekt stratosferycznej elektrowni fotowoltaicznej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this article is to present an innovative concept, concerning the design of a photovoltaic power plant located in the stratosphere. The most important advantage of this location is the increased access to solar energy, which can be converted into electricity. The introduction of the paper presents an short overview of known locations for photovoltaic power stations – on land, at sea and in space on a geostationary orbit. The basic elements of the power station in each of these location methods along with their advantages and disadvantages are briefly discussed. The main part of the paper concerns the project of an photovoltaic power station located in the Earth's lower stratosphere. The construction of two proposed by the author variants of such a power station with the transmission of electrical power by means of a microwave beam, or by means of a cable, is described. A maximal delivered power 20 MW of the power station has been assumed and the parameters of the elements of such power stations that are critical to their feasibility have been calculated. The feasibility of these projects with technical possibilities available currently or in nearest future has been demonstrated.

PL

Celem artykułu jest przedstawienie innowacyjnej koncepcji, dotyczącej projektu elektrowni fotowoltaicznej umieszczonej w stratosferze. Najważniejsza zaleta tej lokalizacji polega na zwiększeniu dostępu do energii słonecznej, która może być przetwarzana na energię elektryczną. We wstępnie artykułu przedstawiono w zarysie krótki przegląd znanych lokalizacji elektrowni fotowoltaicznych – na lądzie, na morzu i w kosmosie na orbicie geostacjonarnej. Krótko omówiono podstawowe elementy budowy elektrowni w każdym z tych sposobów lokalizacji oraz ich zalety i wady. Główna część artykułu dotyczy projektu elektrowni fotowoltaicznej, umieszczonej w dolnej warstwie stratosfery Ziemi. Opisano budowę zaproponowanych przez autora dwóch wariantów takiej elektrowni – z przesyłaniem mocy elektrycznej za pomocą wiązki mikrofal, albo za pomocą kabla. Przyjęto 20 MW, jako maksymalną moc dostarczaną elektrowni i obliczono parametry elementów takich elektrowni, które mają decydujące znaczenie dla ich wykonalności. Wykazano wykonalność tych projektów przy możliwościach technicznych dostępnych obecnie lub w najbliższej przyszłości.

Słowa kluczowe

EN

photovoltaic power station; location; stratosphere; project; feasibility

PL

elektrownia fotowoltaiczna; lokalizacja; stratosfera; projekt; wykonalność

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 99, nr 7
• Strony: 203--208
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bednarek Stanisław

• Department of Physics and Applied Informatics, University of Łódź, 149/153 Pomorska Str., 90-236 Łódź

Bibliografia

• [1] Sibiński M., Znajdek K., Przyrządy i instalacje fotowoltaiczne, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa (2022), s. 72
• [2] Cisse A.A., Diallo M.S., Przewidywanie mocy elektrowni fotowoltaicznej, Wydawnictwo Nasza Wiedza, Warszawa (2021), s. 28
• [3] Mizerski W., Tablice fizyczno-astronomiczne, Wydawnictwo Adamantan, Warszawa (2013), s. 392
• [4] Wasa M., Pierwsza w Polsce farma PV o mocy 1 MW, Magazyn Fotowoltaika, 3 (2011) 12
• [5] Introduction of Research: About the SSPS, https:// www.kenkai.jaxa.jp/eng/research/ssps/ssps-ssps.html (2022) [dostęp: 8.01.2023]
• [6] Bednarek S., Rola fotowoltaicznych elektrowni orbitalnych w zapewnieniu globalnego bezpieczeństwa energetycznego, w: Gałecki A., Bolewski A. (red.), Bezpieczeństwo – wielorakie perspektywy, Bezpieczeństwo energetyczne wyzwaniem XXI wieku, Wydawnictwo Wyższej Szkoły Bezpieczeństwa w Poznaniu (2017), 25-36
• [7] Glaser P.E, Power from the Sun: Its Future, Science, 162 (1968) n. 3856, 857-861
• [8] Izet-Unsalan K, Unsalan D., A low cost alternative for satellites- tethered ultra-high altitude balloons, Proceedings of 5th International Conference on Recent Advances in Space Technologies - RAST2011, Edited by ieeexplore.ieee.org, (2011), 13–16
• [9] Nagatomo M., Sasaki S., Naruo Y., Conceptual Study of A Solar Power Satellite SPS 2000, Proceedings of the 19th International Symposium on Space Technology and Science, Paper No. ISTS-94-e-0, (1994) Yokohama, Japan, p. 469-476
• [10] European Space Agency eyes making expensive solaris based solar power, Science Times, 20 August (2022)
• [11] China to build space-based solar power station by 2035, www.xinhuanet.com (2019) [dostęp: 8.01.2023]
• [12] Szczeciński S., Ilustrowany leksykon lotniczy, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa (1988), s. 127
• [13] Jankiewicz Z., Aerostaty. Balony i sterowce, Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej, Warszawa (1982), s. 38
• [14] Sasaki S., Tanaka K., Maki K., Microwave Power Transmission Technologies for Solar Power Satellites, Proceedings of the IEEE, 101 (2013), 1438
• [15] Manser J.S., Christians J.A., Kamat P.V., Intriguing Optoelectronic Properties of Metal Halide Perovskites, Chemical Reviews, 116, (2016), n. 21, 12956-13008
• [16] Dajlel D., Materiały cienkowarstwowe do zastosowań fotowoltaicznych, Wydawnictwo Nasza Wiedza, Warszawa (2021), s. 45
• [17] Folie fotowoltaiczne na elewacji Ekospalarni, https://www. sozosfera.pl/zielona-energia/folie-fotowoltaiczne-na-elewacji-ekospalarni/ (2021) [dostęp: 8.01.2023]
• [18] Kojami A. et. al., Organometal Halide Perovskites as Visible-Light Sensitizers for Photovoltaic Cells, Journal of the American Chemical Society, 131, (2009), n. 17, 6050-6051
• [19] Sun K. et. al., Short-Term Stability of Perovskite Solar Cells Affected by In Situ Interface Modification, Solar RRL, 3 (2009), n. 9, 1900089
• [20] Szczeniowski S., Fizyka doświadczalna, część I, mechanika i akustyka, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa (1972), s. 487
• [21] Niezgodziński M.E., Niezgodziński T., Wytrzymałość materiałów, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa (1997), s. 148
• [22] www.wired.com/2012/10/red-bull-stratos-balloon/ dostęp: 7. 01.2023]
• [23] Bellemare M.G., Candido S., Castro P.S., Gong J., Machado M.C., Mitra S., Ponda S.S., Wang Z., Autonomous navigation of stratospheric balloons using reinforcement learning, Nature, 588 (2020), 77-82
• [24] Massiot J., Cattoni A. Collin S., Progress and prospects for ultrathin solar cells. Nature Energy, 5 (2020), n. 12, 959–972
• [25] Topolski J., Projekt budowlany elektrowni fotowoltaicznej w gminie Szypliszki, PPTJ Topolski, Kolesin (2013)

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).