Získávání sluneční energie ve vesmíru nedává spát tolika vědcům a energetikům. Solární technologie se od té doby zdokonalily spolu se změnami ve světových plánech směřujících k přechodu na obnovitelné zdroje energie; solární energie ve vesmíru už skutečně není snem, ale něčím živým a rozvíjejícím se.
Napříč státy probíhají projekty, které dláždí cestu k solárním elektrárnám na oběžné dráze. To by mohla být naše nejefektivnější energetická odpověď. Promění se slib v realitu pro udržitelnou budoucnost?
Solární technologie přesouvá ke hvězdám
Země po celém světě rozpoznaly potenciál vesmírné solární energie. Ve Spojených státech projekt Space Solar Power posouvá vysoce účinné solární články a inovativní přenosové systémy na hranici možností. Laboratoř námořního výzkumu USA již v roce 2020 testovala solární moduly ve vesmíru, což je rozhodující krok na cestě ke zvětšení. Čína se do vesmíru zakusuje s energetickou stanicí Bishan, jejíž cílové datum zprovoznění je rok 2035.
Velká Británie je zase na cestě ke zprovoznění solární družice o délce 1,7 km za 17 miliard liber (v přepočtu 515 miliard korun). I při impozantní kapacitě dosahující 2 GW ukazuje velkou část výzvy, a sice výrobu značného množství elektřiny do rozvodných sítí zemí, ale za obrovskou cenu.
Související článek
Dalším příkladem mezinárodních ambicí je SOLARIS, evropský projekt pod vedením ESA. V rámci projektu SOLARIS se společně s partnery, jako je Enel, hledá podpora pro vývoj fotovoltaických panelů s velmi vysokou účinností a řešení technických problémů spojených s přenosem energie prostřednictvím mikrovln.
Geostacionární oběžná dráha
Vesmírná solární energie se liší tím, že může vyrábět energii neustále a bez časových a povětrnostních omezení, která mají pozemské systémy. Díky výkonným solárním elektrárnám umístěným na geostacionární oběžné dráze – téměř 36 000 km nad Zemí – přijímají panely sluneční světlo téměř bez přerušení pro maximální výkon.
Ačkoli se proces využití této technologie stále vyvíjí, osvědčuje se jako dodatečná montáž na stávající osvědčené přístupy. Základní technologií pro vesmírné solární články jsou pokročilé materiály, jako je arsenid galia a germanium, u nichž konstruktéři očekávají, že dnes dosáhnou účinnosti 30 % a během dvou desetiletí 40 %.
Taková účinnost daleko převyšuje účinnost pozemských solárních panelů, které dosahují maximálně 22 %. Kromě toho vícepřechodové články rozšiřují zachycování slunečního světla a slibují, že změní způsob výroby energie. Pro vesmírnou solární elektrárnu potřebujete obří satelit s několika ultraúčinnými panely a systémem generujícím mikrovlny, který bude přeměňovat sluneční světlo na mikrovlny vysílané dolů k pozemním anténám, které budou přeměňovat vysílané mikrovlny na elektřinu. Dosažení vysokého – přibližně 90% – podílu bylo ještě daleko, ale pokud se to někdy podaří, teprve pokrok v této oblasti by umožnil využití vesmírné solární energie dříve, než jsme si mysleli.
Roboti na oběžné dráze
To je však hrbolatá cesta k vesmírné solární energii. Drahé se stává úzkým hrdlem mezi mnoha procesy při vypouštění a montáži obrovských předmětů na oběžné dráze. Například elektrárna o výkonu jednoho gigawattu a hmotnosti téměř 11 000 tun by v rámci této technologie vyžadovala asi 100 takových startů.
Robotické systémy pro montáž na oběžné dráze rovněž spadají do oblasti vyžadující další vývoj. Nicméně tyto překážky nemohou popřít obrovský příslib. Vesmírná elektrárna o výkonu jednoho gigawattu může díky stálému slunečnímu záření vyrábět šestkrát až sedmkrát více energie než její pozemský protějšek; v takovém měřítku by mohla významně přispět k dosažení světových cílů v oblasti obnovitelných zdrojů energie do roku 2050.
To také otevírá možnosti pro zlepšení pozemské fotovoltaiky díky začlenění inovativních materiálů a konstrukcí, čímž se vytváří samopodporující inovační smyčka. Solární energie ve vesmíru je novým dobrodružstvím v oblasti obnovitelných zdrojů energie.
Těší se mezinárodním iniciativám, jako je SOLARIS, a ustanovením mezi různými státy včetně USA, Spojeného království a Číny – zkoumání a intriky ze všech stran. Ačkoli to vypadá jako náročný úkol s mnoha výzvami, pokrok v solární technologii a schopnostech výroby ve vesmíru pravděpodobně učiní z čisté nepřetržité elektřiny realitu pro budoucí generace.