Tento článek byl původně publikován na stránkách The Conversation. Publikace přispěla článkem do rubriky Space.com’s Expert Voices: Zní to jako science fiction: obří solární elektrárny vznášející se ve vesmíru, které vysílají na Zemi obrovské množství energie. A po dlouhou dobu byl tento koncept – poprvé vyvinutý ruským vědcem Konstantinem Ciolkovským ve 20. letech 20. století – hlavně inspirací pro spisovatele.
O sto let později však vědci dělají obrovské pokroky v proměně tohoto konceptu ve skutečnost. Evropská kosmická agentura si uvědomila potenciál těchto snah a nyní se snaží takové projekty financovat a předpovídá, že prvním průmyslovým zdrojem, který získáme z vesmíru, bude „paprsková energie“.
Změna klimatu je největší výzvou naší doby, takže v sázce je hodně. Dopady klimatických změn již pociťujeme po celém světě, od zvyšování globálních teplot až po změny počasí. Překonání této výzvy bude vyžadovat radikální změny ve způsobu výroby a spotřeby energie.
Technologie obnovitelných zdrojů energie se v posledních letech dramaticky rozvinuly, zvýšila se jejich účinnost a snížily se náklady. Jednou z hlavních překážek jejich rozšíření je však skutečnost, že nezajišťují stálý přísun energie. Větrné a solární elektrárny vyrábějí energii pouze tehdy, když fouká vítr nebo svítí slunce – my však potřebujeme elektřinu nepřetržitě, každý den. Nakonec potřebujeme způsob, jak energii ve velkém měřítku skladovat, než budeme moci přejít na obnovitelné zdroje.
Výhody vesmíru
Možným řešením by bylo vyrábět solární energii ve vesmíru. To má mnoho výhod. Vesmírná solární elektrárna by mohla obíhat tak, aby byla 24 hodin denně obrácena ke Slunci. Zemská atmosféra také pohlcuje a odráží část slunečního světla, takže solární články nad atmosférou budou přijímat více slunečního světla a vyrábět více energie.
Jedním z klíčových problémů, které je třeba překonat, je však způsob sestavení, vypuštění a rozmístění takových velkých struktur. Jedna solární elektrárna může mít rozlohu až 10 kilometrů čtverečních, což odpovídá 1 400 fotbalovým hřištím. Rozhodující bude také použití lehkých materiálů, protože největší náklady budou představovat náklady na vynesení stanice do vesmíru pomocí rakety.
Jedním z navrhovaných řešení je vyvinout roj tisíců menších satelitů, které se spojí a nakonfigurují do jednoho velkého solárního generátoru. V roce 2017 výzkumníci z Kalifornského technologického institutu nastínili návrhy modulární elektrárny, která by se skládala z tisíců ultralehkých dlaždic se solárními články. Předvedli také prototyp dlaždice s hmotností pouhých 280 gramů na metr čtvereční, což se podobá hmotnosti karty.
V poslední době se pro tuto aplikaci zkoumá také vývoj v oblasti výroby, například 3D tisk. Na univerzitě v Liverpoolu zkoumáme nové výrobní techniky pro tisk ultralehkých solárních článků na solární plachty. Solární plachta je skládací, lehká a vysoce reflexní membrána schopná využít účinku tlaku slunečního záření k pohonu kosmické lodi vpřed bez paliva. Zkoumáme, jak zabudovat solární články do struktur solárních plachet a vytvořit tak velké solární elektrárny bez paliva.
Tyto metody by nám umožnily postavit elektrárny ve vesmíru. Jednoho dne by skutečně mohlo být možné vyrábět a rozmisťovat jednotky ve vesmíru z Mezinárodní vesmírné stanice nebo z budoucí lunární brány, která bude obíhat kolem Měsíce. Taková zařízení by ve skutečnosti mohla pomoci zajistit energii na Měsíci.
Tím možnosti nekončí. Zatímco v současné době jsme při stavbě elektráren odkázáni na materiály ze Země, vědci uvažují také o využití zdrojů z vesmíru pro výrobu, například materiálů nalezených na Měsíci.
Dalším velkým problémem bude dostat energii přenášenou zpět na Zemi. V plánu je přeměnit elektřinu ze solárních článků na energetické vlny a pomocí elektromagnetického pole je přenést dolů k anténě na zemském povrchu. Anténa by pak vlny přeměnila zpět na elektřinu. Vědci pod vedením Japonské agentury pro výzkum vesmíru již vyvinuli návrhy a předvedli orbitální systém, který by toho měl být schopen.
V této oblasti je třeba vykonat ještě mnoho práce, ale cílem je, aby se solární elektrárny ve vesmíru staly v příštích desetiletích realitou. Vědci v Číně navrhli systém nazvaný Omega, který chtějí zprovoznit do roku 2050. Tento systém by měl být schopen dodávat do pozemské sítě 2 GW energie při maximálním výkonu, což je obrovské množství. K výrobě takového množství energie pomocí solárních panelů na Zemi by jich bylo potřeba více než šest milionů.
Menší solární satelity, jako jsou ty určené k napájení lunárních roverů, by mohly být v provozu ještě dříve.
Na celém světě věnuje vědecká komunita čas a úsilí vývoji solárních elektráren ve vesmíru. Doufáme, že by se jednoho dne mohly stát důležitým nástrojem v boji proti klimatickým změnám.
Tento článek byl přetištěn z webu The Conversation pod licencí Creative Commons. Přečtěte si původní článek.
Sledujte všechna témata a debaty Expert Voices – a staňte se součástí diskuse – na Facebooku a Twitteru. Vyjádřené názory jsou názory autora a nemusí nutně odrážet názory vydavatele. Tato verze článku byla původně publikována na serveru Live Science.
Nejnovější zprávy
.