Europa blir seriøst med å gjøre rombasert solenergi til en realitet

Forslag til stråling av solenergi ned fra verdensrommet har eksistert siden 1970-tallet, men ideen har lenge vært sett på som lite mer enn science fiction. Nå ser det imidlertid ut til at Europa begynner å bli seriøst med å gjøre det til en realitet.

Plassbasert solenergi (SBSP) innebærer å bygge massive rekker av solcellepaneler i bane for å samle inn sollys og deretter sende den innsamlede energien tilbake til jorden via mikrobølger eller kraftige lasere. Tilnærmingen har flere fordeler fremfor jordbasert solenergi, inkludert fravær av natt og dårlig vær og mangelen på en atmosfære for å dempe lyset fra sen.

Men den tekniske utfordringen som er involvert i å bygge så store strukturer i rommet, og kompleksiteten til teknologiene som er involvert, har gjort at ideen har holdt seg på tegnebrettet så langt. Det vil generaldirektøren for European Space Agency, Josef Aschbacher, endre på.

Aschbacher, en langvarig talsmann for teknologien, kunngjorde nylig planer for en ny forskning og utvikling program ringed Solaris, som skal legge grunnlaget for en fullskala rollelut av teknologien senere dette århundret. Forslaget vil bli fremmet for ESA-rådet, som fatter finansieringsbeslutninger for byrået, på et møte i november.

"Rombasert sOlar power ville være et viktig skritt mot karbonnøytralitet og energiuavhengighet for Europa,» han twitret. "Vi har hovedbyggesteinene allerede, men la meg være tydelig: for at prosjektet skal lykkes, er det fortsatt mye teknologiutvikling og finansiering som trengs."

Flyttingen følger utgivelse av to rapporter på oppdrag fra byrået for å vurdere gjennomførbarheten av SBSP av det britiske konsulentselskapet Frazer-Nash og Tyskland-baserte Roland Berger. Begge konkluderte med at teknologien kunne konkurrere med andre former for elektrisitet på pris innen midten av dette århundret, men noen av tallene er øyeåpnende.

Frazer-Nash-rapporten estimerte at forskning og utvikling investering som kreves for ganske enkelt å komme til en prototype SBSP-satellitt kan løpe til €15.8 milliarder ($15.8 milliarder). Å bygge den første operative satellitten kan koste rundt 9.8 milliarder euro og vil koste ytterligere 3.5 milliarder euro å operere over levetiden. Jo flere satellitter som bygges, jo billigere blir de, slik rapporten spår Det innen den tiende satellitt, kapitalkostnadene vil ha falt til €7.6 milliarder og driftskostnadene til €1.3 milliarder.

Men gitt at det sannsynligvis vil kreve dusinvis av disse satellittene for å gi en rimelig mengde strøm, vil disse kostnadene raskt stable seg opp. En rekke 54 "gigawatt-klasse" SBSP-satellitter vil koste 418 milliarder euro å utvikle og drifte, ifølge rapporten, som vil bli oppveid av 601 milliarder euro i fordeler ved å spare på jordbasert energiproduksjon og CO2-utslipps reduksjoner.

Og det virker som om disse figurene er underlagt noen ganske tunge forbehold. Roland Berger rapporterer nådde lignende kostnadsestimater for hver SBSP-satellitt når man tok hensyn til "vesentlige fremskritt innen nøkkelteknologier og produksjonstilnærminger." Men da de beregnet kostnadene basert på antakelsen om at vi ser minimale fremskritt, hoppet prislappen på €8.1 milliarder til €33.4 milliarder.

Det er mange områder der fremskritt må gjøres. Til å begynne med ville disse satellittene være størrelsesordener større enn noe vi noen gang har bygget i verdensrommet før; Roland Berger-rapporten anslår at de vil ha et totalt areal på rundt 15 kvadratkilometer (5.8 kvadrat miles) sammenlignet med de 8,000 86,000 kvadratmeterne (XNUMX XNUMX kvadratfot).eet) fra den internasjonale romstasjonen.

Hver satellitt vil sannsynligvis veie 10 ganger mer enn ISS på 450 tonn, så bare å få råvarene i bane vil kreve en nesten 200 ganger økning i nåværende oppskytningskapasitet. Når de først er der, må disse strukturene settes sammen av autonome roboter (i motsetning til fjernstyrte roboter), noe som vil kreve massiv forbedring i både robotmanipulasjon og AI.

Koble disse systemene fysisk sammen wOuld legge til for mye utskytningsvekt, ifølge Roland Berger-rapporten, slik at de omtrent to millioner komponentene som utgjør struktureneOuld må kontrolleres og overvåkes trådløst. Det ville representert et sensor-aktuator-nettverk som er langt mer komplekst enn noe vi har bygget til dags dato.

Den kanskje største utfordringen vil imidlertid være å øke effektiviteten til trådløs kraftoverføring system. Roland Berger-rapporten bemerker at United States Naval Research Laboratoriet har klart å overføre kilowatt med kraft over avstander på omtrent en mil, men å sende gigawatt over tusenvis av kilometer gjennom verdensrommet med høy effektivitet vil kreve grunnleggende gjennombrudd.

Dersom Solaris-prosjektet får klarsignal, vil den fokusere på å fremme det siste innen høyeffektive solceller, trådløs kraftoverføring og robotmontering i bane. Programmet er utformet for å løpe frem til 2025, og da håper man det vil ha gitt nok informasjon til at ESA kan avgjøre om det ønsker å forfølge full utvikling.

Men gitt omfanget av utfordringen, tror noen at SBSP er en kake-in-the-sky-ordning med liten sjanse for å bli en realitet. Som Ars Technica bemerker, Elon Musk har berømt latterliggjort ideen, og en analyse av fysikeren Casey Handmer har vist at overføringstap, termiske tap, logistikkal kostnader, og straffen som kommer fra å måtte bygge teknologien din for å overleve påkjenningene av plass betyr at SBSP vil være tusenvis av tids dyrere enn jordbasert solenergi.

Men ESA er ikke den eneste en forfølge denne ideen. Japan har undersøkt SBSP seriøst siden minst 2014, og mer nylig Storbritannia og Kina har hoppet på bølgen.

Om noen av disse regjeringene harve magen til å bruke den typen ressurser som trengs for å gjøre SBSP til en realitet gjenstår å se, men det ser ut til at farten bygger seg opp.

Bildekreditt: ESA/Andreas Treuer