Prąd dla Europy wprost z orbity

Jeśli chodzi o źródła energii, Europa nie jest w najlepszej sytuacji. Węgla ma niewiele, ropę naftową i gaz ziemny musi w większości importować. A potencjał odnawialnych źródeł energii, w szczególności słonecznej, nie jest wcale taki duży – w porównaniu z innymi lądami i regionami położonymi na niższych szerokościach geograficznych, gdzie natężenie promieniowania słonecznego jest znacznie większe.

Nic zatem dziwnego, że akurat w Europie od czasu do czasu powraca idea umieszczenia w kosmosie elektrowni słonecznych, które przesyłałyby prąd na Ziemię. Sam pomysł nie jest oczywiście nowy. Za jego ojca uchodzi Peter Glaser, inżynier pracujący przy programie Apollo. Począwszy od 1968 r., w swoich publikacjach naukowych rozwijał koncepcję systemu satelitarnego złożonego z kolektorów słonecznych o powierzchni wielu kilometrów kwadratowych każdy, rozmieszczonych na odległej orbicie geostacjonarnej, gdzie panele mogłyby pracować 24 godziny na dobę przez siedem dni w tygodniu. Wyprodukowana energia byłaby przesyłana za pośrednictwem ogromnych anten emitujących promieniowanie mikrofalowe.

Wyobraźnia uniosła się wysoko

Autorzy badań opublikowanych w najnowszym numerze „Joule” przyjrzeli się dwóm systemom, nad którymi obecnie pracuje NASA wspólnie z amerykańskimi uczelniami (podobne badania prowadzone lub planowane są też w Chinach, Japonii, Korei Południowej i Wielkiej Brytanii). Pierwszy – Innovative Heliostat Swarm – składa się z tysięcy ruchomych luster kierujących światło słoneczne do orbitalnej elektrowni. W drugim, koncepcji zwanej Mature Planar Array, nie ma jednostki centralnej, lecz gigantyczna sieć ogniw fotowoltaicznych wyposażonych w nadajniki mikrofal.

Badacze z King’s College London wyliczyli, że lustra są znacznie bardziej efektywne i jeśli zostałyby umieszczone na orbicie, w przypadku Europy już w 2050 r. mogłyby zastąpić w 80 proc. wiatr i naziemną energetykę słoneczną, zredukować o 70 proc. wykorzystanie baterii i całościowo obniżyć o 7–15 proc. koszt funkcjonowania systemu energetycznego. Czy kiedyś do tego dojdzie? „Jak każda innowacja i ta musi zmierzyć się z ekonomiczną barierą wejścia na rynek. Dziś są to technologie o 1–2 rzędy wielkości za drogie, ale to się może zmienić szybciej, niż nam się wydaje. Moim zdaniem jesteśmy o krok od przełomu” – mówi Wei He, główny autor publikacji.

Naukowcy zasadniczo powinni być optymistami, wierzyć w sens swoich badań i poszukiwań, czy jednak tym razem wyobraźnia, porywając ich aż na orbitę, nie uniosła zbyt wysoko? Cóż, można takie pytanie zbyć wzruszeniem ramion. Wszak to samo mówiono choćby o budowniczych samolotów, rakiet i satelitów. Warto przypomnieć w tym miejscu o pokazie zorganizowanym trzy lata temu przez grupę naukowców sponsorowaną przez Europejską Agencję Kosmiczną. Podczas eksperymentu prąd wytworzony przez niewielką instalację fotowoltaiczną przekształcono w promieniowanie mikrofalowe przesłane na drugi koniec hangaru, gdzie znów zamieniono je w prąd. Mikrofale pokonały 36 m. Niby niewiele, ale wiele przełomowych technologii miało takie skromne początki.

Atmosfera się zmieniła

Pierwsze koncepcje słonecznych elektrowni orbitalnych pojawiły się już w latach 70. XX w. Kiedy jednak okazało się, że misja demonstracyjna miałaby kosztować około bilion dolarów, pomysł błyskawicznie odłożono na półkę. Kilkanaście lat temu powróciły do niego niewielkie firmy technologiczne, a także japońska agencja kosmiczna oraz europejski koncern kosmiczny EADS Astrium (obecnie Airbus Defence and Space). Opublikowany mniej więcej w tym samym czasie raport Pentagonu stwierdzał, że idea jest już wykonalna, a w ciągu paru dekad może stać się opłacalna, jeśli znacząco spadną koszty paneli słonecznych oraz lotów orbitalnych.

Ponieważ w ostatniej dekadzie stało się jedno i drugie, zaczęto na większą skalę eksperymentować z kosmiczną fotowoltaiką. Wiosną tego roku brytyjska firma Space Solar zapowiedziała, że już w 2030 r. rozpocznie umieszczanie na orbicie swojego systemu CASSIOPeiA, opartego na lustrach i przesyłającego pozyskaną energię za pośrednictwem fal radiowych o wysokiej częstotliwości. Pierwsza instalacja ma mieć moc 30 MW, a w ciągu kolejnych 12 lat powiększyć się do 1 GW.

„Atmosfera wokół takich przedsięwzięć zmieniła się w ostatnim czasie. To już nie jest science fiction” – mówił w jednym z wywiadów Martin Soltau, prezes Space Solar (a wcześniej dyrektor brytyjskiego rządowego projektu Space Based Solar Power Innovation Programme).