サンディアは、将来の月面基地に電力を供給するためのマイクログリッドを開発しています

NASA のアルテミス月面前哨基地の明かりをつけ続けるために、サンディア国立研究所は、月面基地の核ミニ原子炉からさまざまな居住施設や支援施設への配電を管理するための電気マイクログリッドを開発しています。

NASA は、火星への有人ミッションのリハーサルとして、月面に人間の恒久的な存在を確立しようとしていますが、国際宇宙ステーション (ISS) の建設は物置小屋の建設のように見える巨大な工学的課題を突きつけています。 月面基地は、宇宙実験室よりも地球から千倍も遠くにあるだけでなく、問題解決へのまったく新しいアプローチが必要になります。

最大の問題の 14 つは、前哨基地に電力を供給することです。 基地には最長で か月の居住が見込まれるため、彼女は 日間の月の夜に働く必要があります。 これは、ソーラーパネルが実用的なオプションではないことを意味するため、パネルと一緒に、またはパネルの代わりに使用できる一連の小型原子炉が開発されています。

ベースには、電力を伝送し、定期的かつ安定した供給を確保するためのミニグリッドが必要です。 追加の複雑さとして、ベースは つのオブジェクトで構成されます。 つは環境で、もう つは燃料の抽出と処理のための複合施設で、数キロメートル離れた場所にあります。

提案されているマイクログリッドは、各施設に つずつあり、相互に接続されており、ISS に電力を供給するために使用されるものと似ていますが、いくつかの根本的な変更が必要になります。 たとえば、ネットワークが直流で動作するか交流で動作するかを決定する必要があり、その後媒体内で直流に変換されます。

その他の課題には、製油所で電力を調整するシステムとソフトウェアの開発が含まれます。これにより、ミリ秒単位から季節単位までの時間スケールで需要が変化しても、電圧レベルが一定に保たれます。 これを行うために、サンディアはスケーラブルなマイクログリッドと制御システムの設計手法を開発し、月面基地の電力要件と仕様を研究しました。

アイデアは、制御システムが最初にエネルギー貯蔵仕様と共に設計され、次にコンポーネントがそれらの仕様を満たすように設計されるトップダウン設計を開発することです。 さらに、マイクログリッドはレジリエンスのために再設計する必要がありますが、 つのネットワークが別のネットワークと相互作用できるように十分な柔軟性を備えている必要があります。

「ISSタイプのマイクログリッドのようなものと月面基地のサイズのものとの間には、いくつかの非常に重要な違いがあります」と、サンディアの電気技師であるジャック・フリッカーは言いました。 「これらの違いの つは地理的なサイズであり、特に低 DC 電圧で動作する場合に問題になる可能性があります。 第 に、これらのシステムの拡張を開始すると、ベースにはさらに多くのパワー エレクトロニクスが配置され、さらに多くの分散型電源リソースが配置されます。 Sandia は、多くの分散型エネルギー資源を備えたマイクログリッドを長い間検討してきました。」

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