Da li možemo da izgradimo solarne energetske sisteme u svemiru?

Sa sve očiglednijim uticajem klimatskih promena na našu planetu, naučnici širom sveta prave ogroman napredak u osmišljavanju novih tehnologija koje bi usporile globalno zagrevanje. Obnovljivi izvori energije su naša najbolja šansa da dostignemo neto nultu emisiju. Među novim revolucionarnim tehnologijama za dobijanje električne energije iz prirodnih resursa, jedan inovativni predlog se izdvojio i sada pretenduje da postane rešenje za kojim se tragalo. Stanica za solarnu energiju stacionirana u svemiru (SSP), tvrde stručnjaci, bi mogla da ispadne ključna u ublažavanju klimatskih promena. Koje su prednosti i izazovi izgradnje solarnog energetskog sistema u svemiru i može li tako nešto uopšte postati stvarnost?

Šta je u stvari stanica za solarnu energiju stacionirana u svemiru?

Koliko god futuristički zvučalo, izgradnja stanice za solarnu energiju u svemiru uskoro bi mogla da postane stvarnost. Ruski naučnik i matematičar Konstantin Cjolkovski prvi je predstavio koncept upotrebe solarne energije iz svemira i njenog prenosa na Zemlju još u 1920-im godinama. Naučnici su od tada proučavali načine kako da pretvore njegov koncept u stvarnost i izgleda da smo konačno blizu realizacije.

Kada je reč o izgradnji solarnog energetskog sistema stacioniranog u svemiru, potrebno je razmišljati u velikim skalama. Procenjuje se da bi satelit trebao da ima površinu od otprilike 10 kvadratnih kilometara – što je ekvivalentno veličini 1.400 fudbalskih terena – i morao bi da bude opremljen sa naprednim solarnim panelima. Akumulirana energija na satelitu mogla bi se preneti na Zemlju putem radio talasa visoke frekvencije, koju bi, zatim, zemaljska antena pretvorila u električnu energiju i gotovo momentalno isporučila elektroenergetskim mrežama na različitim lokacijama.

Procenjuje se da će globalna potražnja za energijom do 2050. godine porasti za oko 50%. Stoga, istraživanje alternativa koje uključuju obnovljive izvore postaje neophodno. Klimatske promene predstavljaju najveći izazov našeg vremena, a ogromna vrednost neograničenih izvora energije poput sunca, postaju ključna mogućnost za zaustavljanje globalnog zagrevanja. Nove ideje, koje bi dovele do realizacije revolucionarnog SSP-projekta, dolaze u pravi čas. Međutim, zašto bismo takav solarni energetski sistem uopšte slali u svemir?

Šta su prednosti a šta nedostaci solarnog energetskog sistema pozicioniranog u svemiru?

Nijedan drugi obnovljivi izvor energije ne može da se meri sa Suncem po pitanju njegove dostupnosti. Jednostavno, solarna energija je najobilniji izvor energije na planeti. Tokom godina, naučnici su razvili inovativne tehnologije koje bi mogle omogućiti da se potpuno oslonimo na nju.

Za razliku od solarnih panela na Zemlji, koji hvataju sunčevu svetlost koja je već apsorbovana i filtrirana kroz atmosferu, paneli u svemiru bi bili neprekidno i direktno izloženi snažnijem sunčevom svetlu. To bi omogućilo SSP-stanici da neprekidno generiše ogromnu količinu električne energije. Procenjuje se da solarni panel postavljen u svemiru može konstantno generisati do 2.000 gigavata električne snage, što je skoro 40 puta više energije nego što solarni panel na Zemlji godišnje generiše. Ne samo da se SSP smatra efikasnijim od solarnih stanica na zemlji, već je i besprekorno čist, beskrajno dostupan i nema uticaja na prirodnu sredinu jer ne zahteva upotrebu zemljišta.

Iako su prednosti svemirskog solarnog energetskog sistema mnogobrojne, postoji i nekoliko nedostataka. Najveća mana solarnog energetskog sistema u svemiru je trošak lansiranja. Kada se pogleda trenutna cena slanja raketa u svemir, stručnjaci procenjuju da bi trošak lansiranja solarnog panela dimenzija 20 stopa sa 20 stopa (1,2 sa 1,2 metara) bio oko 1,56 miliona dolara, i to bez troškova lansiranja drugih neophodnih delova kao što su predajnik, kućište satelita i unutrašnja elektronika. Još jedan potencijalni rizik su nepoznati bezbednosni problemi koji mogu nastati tokom funkcionisanja SSP sistema. Tačne rizike je nemoguće predvideti. Mogući scenariji mogu uključivati svemirski otpad koji može oštetiti solarne panele i dovesti do bržeg propadanja panela usled intenzivnijeg sunčevog zračenja. Pošto naučnici ne mogu tačno predvideti prirodu takvih problema, samim time je teško proceniti troškove održavanja ogromne stanice.

Šta su izazovi u proizvodnji solarnog energetskog sistema u svemiru?

Izgradnja solarnog energetskog sistema u svemiru je izazovna. Iako je savremen tehnološki napredak učinio ovu ideju ostvarljivijom, postoji više razloga zašto je ona i dalje neostvarena. Jedan od najsloženijih i najizazovnijih problema je kako sastaviti, lansirati i rasporediti tako veliku strukturu u svemiru. Ovaj složeni proces zahteva rešavanje brojnih tehnoloških problema koji uključuju, ne samo dizajniranje energetske stanice, već i dizajn termalnih, bežičnih sistema prenosa energije i kontrolnih sistema.

Iako do sada ništa ovakve veličine nije lansirano u svemir, naučnici se ne obeshrabruju lako, a mnogi veruju da postoje načini da se problemi prevaziđe. Godine 2017. istraživači sa Kalifornijskog instituta za tehnologiju dizajnirali su modularnu energetsku stanicu. Ideja je bila da se proizvede hiljade manjih satelita koji se mogu lansirati odvojeno, a koji će se spojiti kada budu u svemiru i formirati jednu veliku solarnu energetsku stanicu. Istovremeno, naučnici sa Univerziteta u Liverpulu proučavaju načine kako da integrišu fotonaponske (PV) ćelije na preklopivo i izuzetno lagano solarno jedro. Ovo jedro, koje koristi sunčev pritisak za pogon svemirskog broda bez goriva, može predstavljati pristupačno rešenje za stvaranje velike solarno-energetske stanice u svemiru, koja bi se napajala istim izvorom energije koju hvata. Konačno, kako bi odgovorili na pitanje kako sistem može preneti apsorbovanu energiju nazad na Zemlju, istraživači iz Japanske agencije za istraživanje svemira proučavaju metod pretvaranja električne energije iz solarnih ćelija u energetske talase i njihov prenos putem elektromagnetnih polja do antene na Zemlji.

Da li će se ovakve stanice zaista zaživeti u stvarnosti?

U 2020. godini Evropska svemirska agencija (ESA) pokrenula je kampanju za prikupljanje novih inovativnih ideja o tehnologijama koje bi povećale izvodljivost pokretanja solarnog energetskog sistema u svemiru a već se i razmatra finansiranje nekih od tih projekata. U međuvremenu, neki prototipovi su već u razvoju u pojedinim zemljama.

Na primer, Ujedinjeno Kraljevstvo razmatra sprovođenje projekta vrednog 21 milion dolara za izgradnju solarnog energetskog sistema u svemiru kao deo vladinog plana sa ciljem da Ujedinjeno Kraljevsto postigne neto nultu emisiju do 2050. U Sjedinjenim Američkim Državama, “Projekat solarnog energetskog sistema u svemiru” radi na razvijanju visokoefikasnih solarnih ćelija, zajedno sa sistemom konverzije i prenosa energije u svemiru. Američka vojna istraživačka laboratorija već je testirala solarni modul i sistem konverzije energije u svemiru 2020. godine.

Imajući u vidu izuzetno visoke početne troškove, vlade će za sprovođenje nekih od ovih projekata tražiti finansijsku podršku privatnih kompanija. Uprkos izazovima, svemirske elektrane su tehnologija vredna ulaganja. Još važnije, one bi mogle da odigraju ključnu ulogu u globalnom snabdevanju energijom iz obnovljivih izvora