Elektrownia kosmiczna to przyszłość energetyki  

Elektrownia kosmiczna to przyszłość energetyki  

Inżynierowie z europejskiej firmy lotniczej Airbus opracowali technologię, która może zrewolucjonizować pozyskiwanie czystej energii. Wszystko za sprawą elektrowni kosmicznych, opartych o satelity słoneczne. Czy elektrownia kosmiczna to przyszłość energetyki?

.W dobie kryzysu klimatycznego ludzkości potrzebne są nowe, nieemisyjne źródła energii. Tańszy dostęp do przestrzeni kosmicznej i ulepszenia technologiczne mogą niedługo dostarczyć nam jedno z nich. Jest nią elektrownia kosmiczna. Wszystko za sprawą pracujących dla Airbusa techników z Monachium. Udało im się zebrać światło za pomocą paneli słonecznych, a następnie przekształcić je w mikrofale i przesłać do hangaru lotniczego, w którym przekształcono je w energię elektryczną. Choć demonstracja technologii dostarczyła zaledwie 2 kilowaty prądu, przesłane na odległość 36 metrów, to jak wskazuje magazyn Science, składające się z ogromnych satelitów, krążących wokół naszej planety, elektrownie kosmiczne będą mogły nieprzerwanie przesyłać energię na Ziemię. Choć poważne inwestycje to odległa przyszłość i rodzą wiele pytań, inżynierowie przechodzą już od koncepcji do coraz większej ilości testów na Ziemi i w kosmosie. 

To nie jest nowa nauka, to problem inżynieryjny, którego nie rozwiązano dotąd na dużą skalę – mówi inżynier Airbus Jean-Dominique Coste.  

Historia badań nad pozyskiwaniem energii z kosmosu

.NASA po raz pierwszy zbadała koncepcję zbierania energii słonecznej z przestrzeni kosmicznej podczas kryzysu paliwowego w połowie lat 70-tych. Misja testowa, która miałaby zostać przeprowadzona z wykorzystaniem ówczesnej technologii, kosztowałaby około 1 biliona dolarów. To spowodowało, że pomysł został porzucony. W 2022 roku sytuacja jest zupełnie inna – sprawność ogniw fotowoltaicznych rośnie, a koszt ich produkcji spada. Nadajniki i odbiorniki mikrofalowe są dobrze rozwiniętą technologią w branży telekomunikacyjnej. Istnieją również możliwości rozwoju robotów do naprawy i tankowania satelitów w przestrzeni kosmicznej. Obecnie najważniejszym czynnikiem hamującym szybki rozwój elektrowni kosmicznych jest wysoki koszt wyniesienia urządzeń na orbitę. 

Opłacalność elektrowni w kosmosie

.Satelita słoneczny, wystarczająco duży, aby zastąpić typową elektrownię jądrową lub węglową, będzie musiał mieć kilometry średnicy. Będzie to wymagało setek startów z Ziemi na orbitę. Ponadto, złożenie takiego satelity w przestrzeni kosmicznej będzie wyzwaniem. To, co sprawia, że całe przedsięwzięcie może być łatwiejsze, to działania firmy SpaceX. Rakieta Falcon 9 wynosi na orbitę ładunek za około 2600 dolarów za kilogram. Statek Starship, który wystartuje po raz pierwszy w tym roku, umożliwi zmniejszenie kosztów wyniesienia do 10 dolarów za kilogram. W konsekwencji może to zmienić całą koncepcję budowy orbitalnej elektrowni.  

Obniżenie kosztów produkcji sprzętu kosmicznego mogłaby umożliwić jego masowa produkcja. Satelity są zazwyczaj unikalnymi egzemplarzami, zbudowanymi z drogich komponentów, przeznaczonych do działania w przestrzeni kosmicznej. Przy budowie identycznych, służących do zbierania energii, satelitów, produkcja mogłaby być tańsza. Rozwój technologii pozwoli również wprowadzić inne materiały, służące do ich budowy. Będzie to miało oczywisty wpływ na ich cenę.

Wyzwania i problemy

.Jeśli elektrownia kosmiczna kiedykolwiek zostanie uruchomiona, generowana przez nią energia będzie musiała dotrzeć na Ziemię sprawnie i bezpiecznie. Jak wynika z przeprowadzonych badań, nadajniki i odbiorniki tracą połowę swojej mocy wejściowej. Bezpieczeństwo przesyłania gigawatów przez atmosferę również wymaga testów. Większość projektów ma na celu wytworzenie wiązki o szerokości kilometra, tak aby każdy statek kosmiczny, samolot, osoba lub ptak, który znajdzie się w jej zasięgu, otrzymał jedynie niewielką i nieszkodliwą część transmisji. 

.Europa jest miejscem, gdzie agencje traktują kosmiczną energię słoneczną bardzo poważnie. W zeszłym roku Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) zleciła przeprowadzenie dwóch badań kosztów i korzyści, wynikających z wykorzystania energii słonecznej w przestrzeni kosmicznej. Stwierdzono, że może ona potencjalnie dorównać pod względem kosztów, odnawialnym źródłom naziemnym. Jednak nawet przy wyższej cenie, porównywalnej z energią jądrową, jej całodobowa dostępność, w przeciwieństwie do konwencjonalnej energii słonecznej czy wiatrowej, uczyniłaby ją wysoce konkurencyjną. 

Oprac. Emil Gołoś

Materiał chroniony prawem autorskim. Dalsze rozpowszechnianie wyłącznie za zgodą wydawcy. 21 października 2022