ESA: Projekt SOLARIS má prenášať solárnu energiu z vesmíru

Vyrábať elektrinu pomocou fotovoltaických 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, môže byť ožiarená nonstop.

Čo je však dobré pre satelity a kozmické lode, nie je bezproblémové pre využitie na Zemi. Napriek tomu sa myšlienkou výroby elektriny vo vesmíre a jej transportom na zemský povrch zaoberajú viaceré vesmírne agentúry, aj súkromníci.

Európska vesmírna agentúra (ESA) pripravuje trojročnú štúdiu o tom, či by obrovské solárne farmy vo vesmíre mohli fungovať a byť nákladovo efektívne. Obrovské satelity by mali generovať podobný výkon ako pozemské elektrárne.

Iniciatíva pomenovaná SOLARIS je prvou v rámci ESA, ktorá môže položiť základy praktického plánu na vývoj vesmírneho systému výroby obnoviteľnej energie.

Cieľom programu SOLARIS je zistiť, či je možné preniesť elektrickú energiu zhromaždenú vo vesmíre do elektrických sietí na Zemi. To sa musí realizovať bezdrôtovo, pomocou mikrovlnných lúčov, prípadne laserov.

Tím SOLARIS už ukázal, že v princípe je možné prenášať elektrinu bezdrôtovo bezpečne a efektívne. Inžinieri v septembri preniesli 2 kW energie zo solárnych článkov bezdrôtovo do kolektorov vzdialených viac ako 30 metrov na demonštrácii v spoločnosti Airbus v Mníchove.

Toto demo je však na míle (či skôr tisíce míľ) vzdialené od prenášania megawattov energie z geostacionárnej obežnej dráhy (GEO).

Podľa Jeana Dominique Costeho, senior manažéra divízie Blue sky spoločnosti Airbus, bude veľkou výzvou preniesť gigawatty energie na tisíce kilometrov, ale dalo by sa to dosiahnuť sériou malých krokov. Vedci nevidia zásadné technické prekážky, ktoré by bránili získavať solárnu energiu z vesmíru.

To je síce pravda, ale omnoho väčším problémom ako technické výzvy, je ekonomická únosnosť takýchto technológií. Ich realizácia je na úrovni dnešného technického pokroku úplne iracionálna. Satelity so solárnymi panelmi, o akých uvažuje projekt SOLARIS, by mali byť dlhé približne 1,7 km, teda rádovo väčšie ako ISS, súčasná najväčšia štruktúra vo vesmíre, merajúca 110 m. Museli by byť, zväčša pomocou robotov, zmontované vo vesmíre.

Dopravné náklady na nízku orbitu dosahujú desiatky tisíc USD/kg a aj keď vďaka opakovane použiteľným nosičom ako Falcon 9 od SpaceX citeľne klesajú a v budúcnosti sa ešte znížia, geostacionárna dráha (GEO) vo výške 36 000 km je iný level. Tisíce ton materiálu, ktoré bude pre vesmírnu elektráreň nutné dopraviť na GEO a nutnosť vybudovania pozemskej infraštruktúry s obrovskými prijímacími anténami, ekonomickú zmysluplnosť takýchto projektov výrazne spochybňuje.

Takto vyrobená elektrina sotva dosiahne sieťovú paritu, aj keby celá prevádzka elektrárne a prenosovej sústavy bola zadarmo. Navyše dvojitá konverzia energie – elektrina/mikrovlny na orbite a mikrovlny/elektrina na zemi, plus prenos skrz atmosféru, časť energetického zisku pohltí.

Na využívaní solárnych elektrární vo vesmíre pracujú tiež vesmírne agentúry USA, Číny a Japonska. V Európe sa okrem ESA podobným projektom zaoberá aj spoločnosť Space Solar vo Veľkej Británii. Má ambíciu demonštrovať prenos energie z vesmíru do šiestich rokov a komerčnú prevádzku dosiahnuť do deviatich rokov. O reálnosti takéhoto plánu sa dá s veľkou úspešnosťou pochybovať.

ESA je opatrnejšia. Cieľom programu SOLARIS je pripraviť pôdu pre možné rozhodnutie ESA v roku 2025 o úplnom programe rozvoja stanovením technickej, politickej a programovej životaschopnosti vesmírnej solárnej energie pre pozemské potreby.