Europa devine serioasă să transforme energia solară din spațiu în realitate

Propuneri pentru transmiterea energiei solare jos din spațiu există încă din anii 1970, dar ideea a fost mult timp văzută ca puțin mai mult decât science-fiction. Acum, totuși, Europa pare să devină serios să transforme acest lucru în realitate.

Energie solară bazată pe spațiu (SBSP) implică construirea unor rețele masive de panouri solare pe orbită pentru a colecta lumina soarelui și apoi transmiterea energiei colectate înapoi pe Pământ prin microunde sau lasere de mare putere. Abordarea are mai multe avantaje față de energia solară terestră, inclusiv absența nopții și a vremii nefavorabile și lipsa unei atmosfere care să atenueze lumina de la sA.

Dar provocarea inginerească implicată în construirea unor structuri atât de mari în spațiu și complexitatea tehnologiilor implicate au făcut ca ideea să rămână pe planșă până acum. Directorul general al Agenției Spațiale Europene, Josef Aschbacher, vrea să schimbe asta.

Un susținător de multă vreme al tehnologiei, Aschbacher a anunțat recent planuri pentru o nouă cercetare și dezvoltare program apeled Solaris, care va pune bazele unui rol la scară largălieșit din tehnologie la sfârșitul acestui secol. Propunerea va fi prezentată Consiliului ESA, care ia decizii de finanțare pentru agenție, în cadrul unei reuniuni din noiembrie.

Bazat pe spațiu seste p„Fluxul ar fi un pas important către neutralitatea carbonului și independența energetică pentru Europa”, el a postat pe Twitter. „Avem deja principalele blocuri, dar permiteți-mi să fiu clar: pentru ca proiectul să reușească, este încă nevoie de multă dezvoltare tehnologică și finanțare.”

Mișcarea urmează eliberarea a două rapoarte comandat de agenție pentru a evalua fezabilitatea SBSP de către firma de consultanță Frazer-Nash din Marea Britanie și Roland Berger din Germania. Ambii au concluzionat că tehnologia ar putea concura cu alte forme de electricitate la preț până la mijlocul acestui secol, dar unele dintre numere sunt revelatoare.

Raportul Frazer-Nash a estimat că cercetare și dezvoltare investițiile necesare pentru a ajunge pur și simplu la un prototip de satelit SBSP ar putea ajunge la 15.8 miliarde de euro (15.8 miliarde de dolari). Construirea primului satelit operațional ar putea costa aproximativ 9.8 miliarde de euro și ar costa încă 3.5 miliarde de euro pentru a funcționa pe durata de viață. Cu cât sunt construiți mai mulți sateliți, cu atât devin mai ieftini, așa cum prevede raportul acea prin a zecea satelit, costurile de capital vor fi scăzut la 7.6 miliarde EUR, iar costurile operaționale la 1.3 miliarde EUR.

Dar având în vedere că este probabil să fie nevoie de zeci de acești sateliți pentru a furniza o cantitate rezonabilă de putere, aceste costuri se vor acumula rapid. O serie de 54 de sateliți SBSP de „clasa gigawați” ar costa 418 miliarde EUR pentru a dezvolta și funcționa, conform raportului, care ar fi compensat cu 601 miliarde EUR în beneficii din economisirea producției de energie terestră și a emisiilor de CO2.s reduceri.

Și se pare că acele cifre sunt supuse unor avertismente destul de grele. Roland Berger raportează a atins estimări similare ale costurilor pentru fiecare satelit SBSP, luând în considerare „progresele substanțiale în tehnologiile cheie și abordările de producție”. Dar când au calculat costurile pe baza ipotezei că vedem avansuri minime, prețul de 8.1 miliarde de euro a crescut la 33.4 miliarde de euro.

Există o mulțime de domenii în care trebuie făcute progrese. Pentru început, acești sateliți ar fi ordine de mărime mai mari decât orice am construit vreodată în spațiu; raportul Roland Berger estimează că ar avea o suprafață totală de aproximativ 15 kilometri pătrați (5.8 mile pătrate), comparativ cu cei 8,000 de metri pătrați (86,000 de metri pătrați).eet) al Staţiei Spaţiale Internaţionale.

Este posibil ca fiecare satelit să cântărească 10 de ori mai mult decât ISS de 450 de tone, așa că doar introducerea materiilor prime pe orbită va necesita o creștere de aproape 200 de ori a capacității actuale de lansare. Odată ajunse acolo, aceste structuri vor trebui asamblate de roboți autonomi (spre deosebire de roboții controlați de la distanță), ceea ce va necesita îmbunătățiri masive atât în ​​manipularea robotică, cât și în inteligența artificială.

Conectarea fizică a acestor sisteme împreună wOuld adaugă prea multă greutate de lansare, conform raportului Roland Berger, astfel încât cele aproximativ două milioane de componente care alcătuiesc structurile wOuld trebuie controlate și monitorizate fără fir. Aceasta ar reprezenta o rețea de senzori-actuatori mult mai complexă decât orice am construit până acum.

Poate că cea mai mare provocare, totuși, va fi creșterea eficienței transmisie de putere fără fir sistem. Raportul Roland Berger notează că Statele Unite ale Americii Naval Research Laboratorul a reușit să transmită kilowați de putere pe distanțe de aproximativ o milă, dar transmiterea de gigawați pe mii de kilometri prin spațiu la eficiență ridicată va necesita descoperiri fundamentale.

În cazul în care Proiect Solaris primește aprobarea, se va concentra pe avansarea stadiului tehnicii în celulele solare de înaltă eficiență, transmisia de energie fără fir și asamblarea robotică pe orbită. Programul este conceput să se desfășoare până în 2025, moment în care se speră că va fi furnizat suficiente informații pentru ca ESA să decidă dacă dorește să continue dezvoltarea completă.

Dar, având în vedere amploarea provocării, unii cred că SBSP este o schemă de plăcintă în cer cu șanse mici de a deveni realitate. La fel de Ars Technica notează, Elon Musk a ridiculizat ideea, iar o analiză a fizicianului Casey Handmer a arătat că pierderile de transmisie, pierderile termice, logisticaal costurile și penalizarea care vine de la construirea tehnologiei pentru a supraviețui rigorilor spațiului înseamnă că SBSP va dura mii de timps mai scumpă decât energia solară terestră.

Dar ESA nu este singura unu urmărind această idee. Japonia a investigat serios SBSP din cel puțin 2014 și mai recent Regatul unit și China au sărit în vagon.

Dacă vreunul dintre aceste guverne have stomacul pentru a angaja tipul de resurse necesare pentru a face SBSP o realitate rămâne de văzut, dar se pare că avântul crește.

Credit imagine: ESA/Andreas Treuer