Britský Space Solar chce v roku 2030 posielať na Island energiu z vesmíru

Vyrábať elektrinu pomocou fotovoltických panelov na obežnej dráhe má svoje výhody. Neexistuje tam oblačnosť, ani atmosféra, ktorá tok žiarenia oslabuje a pokiaľ by takáto solárna elektráreň nekrižovala zemský tieň, mohla by vyrábať energiu nonstop, 24 hodín denne bez ohľadu na ročné obdobie. To je veľký rozdiel oproti solárnym elektrárňam na zemskom povrchu.

Nie je to však jednoduchá výzva. Elektrinu nestačí len vyrobiť, je potrebné ju aj dopraviť na Zem. A pri tomto procese už atmosféra a oblačnosť, prípadne zrážky existujú. A keďže elektrinu vyrobenú na orbite bude treba transformovať na nejakú formu vhodnú k prenosu, čo bude zrejme mikrovlnné žiarenie, a na Zemi opačne, treba rátať s prenosovými a transformačnými stratami.

Napriek všetkému sa entuziasti vesmírnej energetiky nevzdávajú a presviedčajú potenciálnych investorov, kde sa len dá. Občas aj úspešne. Britská spoločnosť Space Solar v spolupráci s Reykjavik Energy a islandskou iniciatívou v oblasti udržateľnosti Transition Labs spolupracujú na vývoji vesmírnej solárnej elektrárne s výkonom 30 MW. Mala by fungovať do roku 2030 a zabezpečiť napájanie pre 1 500 až 3 000 domácností. Systém by mal slnečné svetlo meniť prostredníctvom solárnych panelov na elektrinu a vo forme rádiových vĺn energiu vysielať do pozemnej stanice. Tam sa premení na elektrinu pre rozvodnú sieť.

Solárna energia je obľúbeným obnoviteľným zdrojom elektriny, ale má nemálo problémov. Nedostupná je v noci a často kvôli zlému počasiu aj cez deň, aspoň vo vyšších zemepisných šírkach. Kvôli nestabilite dodávok potrebujú fotovoltické elektrárne záložné batérie, čo je ďalšou nevýhodou.

Preto už od 70. rokov 20. storočia existujú úvahy o vybudovaní solárnych elektrární na geosynchrónnej obežnej dráhe vo výške okolo 36 000 km. Takáto elektráreň by zostala fixovaná na jednom mieste nad Zemou, kde by mohla vyrábať elektrinu zo slnečného žiarenia nepretržite a vďaka jeho oveľa vyššej intenzite, ako na povrchu aj efektívnejšie.

Vyrobená elektrina z polí fotovoltických panelov o ploche rádovo km² sa má následne premeniť na mikrovlny, ktoré budú vysielané do obrovských polí prijímačov na Zemi (takisto o ploche niekoľkých km²), kde by sa mikrovlny premenili opäť na elektrinu a privádzali do siete. Práve takúto elektráreň CASSIOPeiA chce na obežnej dráhe vybudovať Space Solar, aj keď prvou verziou bude demonštrátor o podstatne menšej rozlohe. Spoločnosť tvrdí, že do roku 2036 bude schopná rozšíriť svoj demonštrátor na výkon 1 GW a skúma ďalšie prijímacie miesta na Islande, v Kanade a severnom Japonsku. Náklady majú byť údajne nižšie než na jadrovú elektráreň porovnateľnej kapacity.

V Space Solar sú síce optimisti, ale projekt takejto elektrárne vo vesmíre má nespočetné úskalia – technologické aj ekonomické. Aj pri najľahšej konštrukcii a najnižších nákladoch na štart rakiet by náklady na takúto orbitálnu elektráreň boli astronomické a vyžadovali by si vytvorenie celej vesmírnej infraštruktúry na jej výstavbu a údržbu. Na geosynchrónnej dráhe nepripadá do úvahy, že by polia FV panelov montovali astronauti. Firma tvrdí, že elektráreň by sa na orbite „zostavila automaticky“ a o údržbu by sa starali roboti. Nič z toho však nebolo doteraz vyskúšané – pri budovaní Medzinárodnej stanice ISS sa automaticky pripájali iba jednotlivé moduly, ale kvôli údržbe, ale napríklad aj kvôli rozvinutiu najnovších solárnych panelov, museli do vesmíru vystúpiť astronauti.  

Ďalšie otázniky vyvoláva mikrovlnný prenos a jeho bezpečnosť pre živé organizmy, aj leteckú dopravu. Takýto prenos už bol síce testovaný, ale s minimálnym výkonom. Space Solar na svojich stránkach tvrdí, že všetko je v pohode, pretože výkon lúča bude dosahovať maximálne 245 W/ m², čo je približne 4x menej, než výkon slnečného žiarenia. Odhliadnuc od toho, že účinky svetla a mikrovĺn nie sú rovnaké, ako vidíme v mikrovlnnej rúre, ktorej výkon je obvykle nižší ako1 kW, takáto, relatívne nízka intenzita prináša problémy. Na príjem mikrovĺn s výkonom 1 MW by bolo potrebné prijímacie pole s plochou 4 000 m², pri 1 GW 4 km², ale pravdepodobne omnoho viac, pretože pri oblačnej oblohe prenášaný výkon klesá.

Systém sa spolieha na solárne panely, ktoré nie sú najefektívnejším zdrojom elektriny a ich životnosť je limitovaná možno na 30 rokov. V celom reťazci je okrem transportu aj niekoľko konverzií, kým sa energia dostane k odberateľovi, čo do značnej miery degraduje výhody umiestnenia elektrárne vo vesmíre. Podľa NASA by takáto vesmírna energia stála 12 až 80-krát viac ako pozemné obnoviteľné zdroje, takže potenciálni investori by mali byť opatrní.