Europa poważnie podchodzi do kwestii urzeczywistnienia energii słonecznej w kosmosie

Propozycje dotyczące emitowania energii słonecznej z kosmosu istnieje od lat 1970., ale pomysł od dawna postrzegany jest jako niewiele więcej niż science fiction. Teraz jednak wydaje się, że Europa poważnie podchodzi do urzeczywistnienia tego.

Energia słoneczna z kosmosu (SBSP) polega na budowaniu ogromnych macierzy paneli słonecznych na orbicie, które zbierają światło słoneczne, a następnie przesyłają zebraną energię z powrotem na Ziemię za pomocą mikrofal lub laserów o dużej mocy. Podejście to ma kilka zalet w porównaniu z naziemną energią słoneczną, w tym brak nocy i niepogody oraz brak atmosfery do tłumienia światła z sa.

Jednak wyzwanie inżynieryjne związane z budowaniem tak dużych konstrukcji w kosmosie oraz złożoność związanych z tym technologii sprawiły, że pomysł ten pozostawał do tej pory na desce kreślarskiej. Dyrektor generalny Europejskiej Agencji Kosmicznej Josef Aschbacher chce to zmienić.

Długoletni orędownik tej technologii, Aschbacher, ogłosił niedawno plany dotyczące nowego badania i rozwój program wezwanieed Solaris, który położy podwaliny pod pełnowymiarową rolęlz technologii pod koniec tego stulecia. Propozycja zostanie przedłożona Radzie ESA, która podejmuje decyzje o finansowaniu agencji, na posiedzeniu w listopadzie.

"Oparte na kosmosie solar penergetyczna byłaby ważnym krokiem w kierunku neutralności węglowej i niezależności energetycznej Europy.” on wpisów. „Mamy już główne elementy konstrukcyjne, ale pozwólcie, że wyjaśnię: aby projekt się powiódł, wciąż potrzeba dużo rozwoju technologii i finansowania”.

Ruch następuje po wydanie dwóch raportów zlecone przez agencję do oceny wykonalności SBSP przez brytyjską firmę doradczą Frazer-Nash i niemiecką firmę Roland Berger. Obaj doszli do wniosku, że technologia może konkurować cenowo z innymi formami energii elektrycznej do połowy tego stulecia, ale niektóre liczby otwierają oczy.

Raport Frazer-Nash oszacował, że badania i rozwój inwestycje wymagane do prostego dostania się do prototypu satelity SBSP mogą wynieść 15.8 miliarda euro (15.8 miliarda dolarów). Zbudowanie pierwszego działającego satelity może kosztować około 9.8 miliarda euro, a jego działanie w całym okresie jego eksploatacji kosztowałoby kolejne 3.5 miliarda euro. Im więcej zbudowanych satelitów, tym tańsze, więc raport przewiduje że do dziesiątego satelita, koszty kapitałowe spadną do 7.6 mld euro, a koszty operacyjne do 1.3 mld euro.

Ale biorąc pod uwagę, że prawdopodobnie potrzeba dziesiątek tych satelitów, aby zapewnić rozsądną ilość energii, koszty te szybko się kumulują. Według raportu opracowanie i eksploatacja zestawu 54 satelitów SBSP klasy „gigawatowej” kosztowałoby 418 miliardów euro, co zrekompensowałoby 601 miliardów euro korzyści wynikających z oszczędności na produkcji energii naziemnej i emisji CO2.s redukcje.

I wydaje się, że te liczby podlegają dość poważnym zastrzeżeniom. Rolanda Bergera raport osiągnął podobne szacunki kosztów dla każdego satelity SBSP, biorąc pod uwagę „znaczne postępy w kluczowych technologiach i podejściach produkcyjnych”. Ale kiedy obliczyli koszty w oparciu o założenie, że widzimy minimalne zaliczki, cena 8.1 miliarda euro podskoczyła do 33.4 miliarda euro.

Jest wiele obszarów, w których należy poczynić postępy. Po pierwsze, te satelity byłyby o rzędy wielkości większe niż wszystko, co kiedykolwiek zbudowaliśmy w kosmosie; raport Rolanda Bergera szacuje, że ich łączna powierzchnia wynosi około 15 kilometrów kwadratowych (5.8 mil kwadratowych) w porównaniu do 8,000 metrów kwadratowych (86,000 XNUMX metrów kwadratowych).eet) Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.

Każdy satelita może ważyć 10 razy więcej niż 450-tonowa ISS, więc samo wprowadzenie surowców na orbitę będzie wymagało prawie 200-krotnego zwiększenia obecnej zdolności startowej. Tam struktury te będą musiały zostać zmontowane przez autonomiczne roboty (w przeciwieństwie do robotów zdalnie sterowanych), co będzie wymagało ogromnej poprawy zarówno w manipulacji robotami, jak i sztucznej inteligencji.

Fizyczne okablowanie tych systemów razem would dodaj za dużo masy startowej, według raportu Rolanda Bergera, więc mniej więcej dwa miliony elementów składających się na konstrukcje would muszą być kontrolowane i monitorowane bezprzewodowo. Reprezentowałoby to sieć czujnik-siłownik o wiele bardziej złożoną niż wszystko, co do tej pory zbudowaliśmy.

Być może jednak największym wyzwaniem będzie zwiększenie wydajności bezprzewodowa transmisja mocy system. Raport Rolanda Bergera zauważa, że ​​United States Naval Research Laboratorium zdołało przesyłać kilowaty energii na odległość około mili, ale przesyłanie gigawatów na tysiące kilometrów w przestrzeni z wysoką wydajnością będzie wymagało fundamentalnych przełomów.

Jeśli Projekt Solaris otrzyma zielone światło, skupi się na rozwoju najnowocześniejszych wysokowydajnych ogniw słonecznych, bezprzewodowej transmisji energii i zrobotyzowanego montażu na orbicie. Program ma działać do 2025 r., kiedy mamy nadzieję, że dostarczy wystarczających informacji, aby ESA mogła zdecydować, czy chce kontynuować pełny rozwój.

Ale biorąc pod uwagę skalę wyzwania, niektórzy uważają, że SBSP to schemat „pie-in-the-sky”, który ma niewielkie szanse na urzeczywistnienie. Jak Ars Technica zauważa, Elon Musk wyśmiewał ten pomysł, a analiza przeprowadzona przez fizyka Caseya Handmera wykazała, że ​​straty przesyłowe, straty cieplne, logistykaal koszty, a kara wynikająca z konieczności budowania technologii, aby przetrwać rygory przestrzeni kosmicznej oznaczają, że SBSP będzie tysiące razys droższe niż naziemna energia słoneczna.

Ale ESA nie jest jedyna pierwszej realizując ten pomysł. Japonia poważnie bada SBSP od co najmniej 2014 r., a od niedawna Wielka Brytania i Chiny wskoczyli na modę.

Czy któryś z tych rządówve żołądek do zaangażowania zasobów potrzebnych do urzeczywistnienia SBSP pozostaje do zobaczenia, ale wydaje się, że nabiera rozpędu.

Źródło: ESA/Andreas Treuer