Evropa postaja resna glede uresničitve vesoljske sončne energije

Predlogi za svetlobno sončno energijo dol iz vesolja so prisotni že od sedemdesetih let prejšnjega stoletja, vendar je ideja že dolgo veljala za nekaj več kot znanstveno fantastiko. Zdaj pa se zdi, da Evropa resno namerava to uresničiti.

Sončna energija iz vesolja (SBSP) vključuje gradnjo ogromnih nizov sončnih panelov v orbiti za zbiranje sončne svetlobe in nato oddajanje zbrane energije nazaj na Zemljo prek mikrovalov ali visoko zmogljivih laserjev. Pristop ima več prednosti pred zemeljsko sončno energijo, vključno z odsotnostjo noči in slabega vremena ter pomanjkanjem ozračja, ki bi zmanjšalo svetlobo iz sa.

Toda inženirski izziv, povezan z gradnjo tako velikih struktur v vesolju, in zapletenost vpletenih tehnologij so pomenili, da je ideja do zdaj ostala na risalni deski. Generalni direktor Evropske vesoljske agencije Josef Aschbacher želi to spremeniti.

Aschbacher, dolgoletni zagovornik tehnologije, je nedavno napovedal načrte za novo raziskave in razvoj Program kliced Solaris, ki bo postavil temelje za popolno vlogoliz tehnologije pozneje v tem stoletju. Predlog bo predložen svetu ESA, ki sprejema odločitve o financiranju agencije, na sestanku novembra.

"Na podlagi vesolja sTako je power bi bil pomemben korak k ogljični nevtralnosti in energetski neodvisnosti Evrope,« je tvitnil. "Glavne gradnike že imamo, a naj bom jasen: za uspeh projekta je še vedno potrebnih veliko tehnološkega razvoja in financiranja."

Poteza sledi temu izdaja dveh poročil Svetovalno podjetje Frazer-Nash iz Združenega kraljestva in Roland Berger iz Nemčije sta naročila agencija za oceno izvedljivosti SBSP. Oba sta ugotovila, da bi se lahko tehnologija do sredine tega stoletja cenovno kosala z drugimi oblikami električne energije, vendar nekatere številke odpirajo oči.

Poročilo Frazer-Nash je ocenilo, da je raziskave in razvoj naložba, ki je potrebna, da preprosto pridemo do prototipa satelita SBSP, bi lahko znašala 15.8 milijarde evrov (15.8 milijarde dolarjev). Izgradnja prvega delujočega satelita bi lahko stala približno 9.8 milijarde evrov, delovanje v njegovi življenjski dobi pa bi stalo še 3.5 milijarde evrov. Več kot je izdelanih satelitov, cenejši so, tako napoveduje poročilo da do desetega satelit, kapitalski stroški bodo padli na 7.6 milijarde evrov, operativni stroški pa na 1.3 milijarde evrov.

Toda glede na to, da bo za zagotavljanje razumne količine energije verjetno potrebnih na desetine teh satelitov, se bodo ti stroški hitro povečali. Poročilo navaja, da bi razvoj in delovanje niza 54 satelitov SBSP »gigavatnega razreda« stalo 418 milijard evrov, kar bi bilo izravnano s 601 milijardo evrov koristi zaradi prihrankov pri zemeljski proizvodnji energije in emisijah CO2.s zmanjšanja.

In zdi se, da so te številke predmet nekaterih precej težkih opozoril. Roland Berger poročilo dosegli podobne ocene stroškov za vsak satelit SBSP ob upoštevanju "bistvenega napredka v ključnih tehnologijah in proizvodnih pristopih." Ko pa so izračunali stroške na podlagi predpostavke, da vidimo minimalen napredek, je cena 8.1 milijarde evrov poskočila na 33.4 milijarde evrov.

Obstaja veliko področij, na katerih je treba doseči napredek. Za začetek bi bili ti sateliti za velikostne rede večji od vsega, kar smo kdaj koli prej zgradili v vesolju; Poročilo Rolanda Bergerja ocenjuje, da bi imeli skupno površino približno 15 kvadratnih kilometrov (5.8 kvadratnih milj) v primerjavi z 8,000 kvadratnimi metri (86,000 kvadratnih metrov).eet) Mednarodne vesoljske postaje.

Vsak satelit bo verjetno tehtal 10 krat več kot 450-tonska ISS, tako da bo samo spravljanje surovin v orbito zahtevalo skoraj 200-kratno povečanje trenutne izstrelitvene zmogljivosti. Ko bodo tam, bodo te strukture morali sestaviti avtonomni roboti (v nasprotju z daljinsko vodenimi roboti), kar bo zahtevalo velike izboljšave tako pri robotski manipulaciji kot pri umetni inteligenci.

Fizično povezovanje teh sistemov skupaj wOuld po poročilu Rolanda Bergerja dodajo preveč izstrelitvene teže, tako da približno dva milijona komponent, ki sestavljajo strukture,Ould je treba nadzorovati in spremljati brezžično. To bi predstavljalo mrežo senzorjev in aktuatorjev, ki bi bila veliko bolj zapletena od vsega, kar smo zgradili do danes.

Morda pa bo največji izziv povečanje učinkovitosti brezžični prenos energije sistem. Poročilo Rolanda Bergerja ugotavlja, da so pomorske raziskave Združenih držav Amerike Laboratoriju je uspelo prenesti kilovate moči na razdalje približno ene milje, toda za oddajanje gigavatov na tisoče kilometrov skozi vesolje z visoko učinkovitostjo bodo potrebni temeljni preboji.

Če Projekt Solaris dobi zeleno luč, se bo osredotočil na napredek najsodobnejših visoko učinkovitih sončnih celic, brezžičnega prenosa energije in robotskega sestavljanja v orbiti. Program je zasnovan tako, da bo trajal do leta 2025, pri čemer upamo, da bo zagotovil dovolj informacij, da se bo ESA odločila, ali želi nadaljevati s polnim razvojem.

Toda glede na obseg izziva nekateri verjamejo, da je SBSP shema za pito v nebu z malo možnosti, da postane resničnost. Kot Ars Technica ugotavlja, da je Elon Musk slavno zasmehoval idejo, analiza fizika Caseyja Handmerja pa je pokazala, da so izgube pri prenosu, toplotne izgube, logističneal stroški in kazen, ki izhaja iz tega, da morate zgraditi svojo tehnologijo za preživetje v vesolju, pomenijo, da bo SBSP na tisoče časas dražja od zemeljske sončne energije.

Vendar ESA ni edina ena zasledovanje te ideje. Japonska resno preiskuje SBSP vsaj od leta 2014 in v zadnjem času Združeno kraljestvo in Kitajska so skočili na pas.

Ali ima katera od teh vladve želodec, da dodeli vrsto virov, ki so potrebni za uresničitev SBSP še ni treba videti, vendar zdi se, da se zagon krepi.

Avtorstvo slike: ESA/Andreas Treuer