Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation. Publikationen har bidraget med artiklen til Space.com’s Expert Voices: Op-Ed & Insights.
Amanda Jane Hughes, lektor, Department of Mechanical, Materials and Aerospace Engineering, University of Liverpool
Stefania Soldini, lektor i rumfartsteknik, University of Liverpool
Det lyder som science fiction: gigantiske solkraftværker, der svæver i rummet, og som stråler enorme mængder energi ned til Jorden. Og i lang tid var konceptet – der først blev udviklet af den russiske videnskabsmand Konstantin Tsiolkovsky i 1920’erne – primært en inspiration for forfattere.
Et århundrede senere gør videnskabsfolk imidlertid store fremskridt med hensyn til at gøre konceptet til virkelighed. Den Europæiske Rumorganisation har indset potentialet i disse bestræbelser og søger nu at finansiere sådanne projekter og forudsiger, at den første industrielle ressource, vi vil få fra rummet, er “beamet strøm”.
Klimaændringerne er vor tids største udfordring, så der er meget på spil. Fra stigende globale temperaturer til skiftende vejrmønstre – virkningerne af klimaændringerne kan allerede mærkes over hele kloden. At overvinde denne udfordring vil kræve radikale ændringer i vores måde at producere og forbruge energi på.
Teknologier til vedvarende energi har udviklet sig drastisk i de seneste år med forbedret effektivitet og lavere omkostninger. Men en stor hindring for deres udbredelse er det faktum, at de ikke giver en konstant energiforsyning. Vind- og solcelleparker producerer kun energi, når vinden blæser eller solen skinner – men vi har brug for elektricitet døgnet rundt, hver dag. I sidste ende har vi brug for en måde at lagre energi på i stor skala, før vi kan skifte til vedvarende energikilder.
Fordele ved rummet
En mulig måde at omgå dette på ville være at generere solenergi i rummet. Der er mange fordele ved dette. Et rumbaseret solkraftværk kunne kredse i en bane, så det står over for solen 24 timer i døgnet. Jordens atmosfære absorberer og reflekterer også noget af solens lys, så solceller over atmosfæren vil modtage mere sollys og producere mere energi.
Men en af de vigtigste udfordringer, der skal overvindes, er, hvordan man samler, opstiller og udsender så store strukturer. Et enkelt solkraftværk kan være nødt til at have et areal på op til 10 km2 – svarende til 1.400 fodboldbaner. Det vil også være afgørende at anvende lette materialer, da den største udgift vil være omkostningerne ved at sende stationen ud i rummet med en raket.
En foreslået løsning er at udvikle en sværm af tusindvis af mindre satellitter, der samles og konfigureres til at danne en enkelt, stor solgenerator. I 2017 skitserede forskere fra California Institute of Technology design til et modulært kraftværk, der består af tusindvis af ultralette solcellefliser. De demonstrerede også en prototype af en flise, der kun vejer 280 gram pr. kvadratmeter, hvilket svarer til vægten af kort.
For nylig er man også begyndt at se på udviklingen inden for fremstilling, f.eks. 3D-printning, med henblik på denne anvendelse. På University of Liverpool er vi ved at undersøge nye fremstillingsteknikker til at printe ultralette solceller på solsejl. Et solsejl er en foldbar, let og stærkt reflekterende membran, der kan udnytte effekten af solens strålingstryk til at drive et rumfartøj fremad uden brændstof. Vi undersøger, hvordan man kan indlejre solceller på solsejlsstrukturer for at skabe store, brændstoffrie solkraftværker.
Disse metoder vil gøre det muligt at konstruere kraftværkerne i rummet. Det kunne faktisk en dag blive muligt at fremstille og opstille enheder i rummet fra den internationale rumstation eller den fremtidige måneportsstation, der skal kredse om månen. Sådanne enheder kunne faktisk være med til at levere strøm på Månen.
Mulighederne slutter ikke her. Mens vi i øjeblikket er afhængige af materialer fra Jorden til at bygge kraftværker, overvejer forskerne også at bruge ressourcer fra rummet til fremstilling, f.eks. materialer, der findes på Månen.
En anden stor udfordring vil være at få strømmen overført tilbage til Jorden. Planen er at omdanne elektriciteten fra solcellerne til energibølger og bruge elektromagnetiske felter til at overføre dem ned til en antenne på Jordens overflade. Antennen vil så omdanne bølgerne tilbage til elektricitet. Forskere under ledelse af Japan Aerospace Exploration Agency har allerede udviklet design og demonstreret et orbiter-system, som skulle kunne gøre dette.
Der er stadig meget arbejde, der skal gøres på dette område, men målet er, at solkraftværker i rummet bliver en realitet i de kommende årtier. Forskere i Kina har designet et system kaldet Omega, som de sigter mod at have i drift inden 2050. Dette system skulle være i stand til at levere 2 GW strøm til Jordens net ved maksimal ydeevne, hvilket er en enorm mængde. For at producere så meget strøm med solpaneler på Jorden ville man have brug for mere end seks millioner af dem.
Mindre solenergisatellitter, som f.eks. dem, der er designet til at drive månens rovere, kunne være operationelle endnu tidligere.
Over hele kloden bruger det videnskabelige samfund tid og kræfter på at udvikle solenergistationer i rummet. Vores håb er, at de en dag kan blive et vigtigt redskab i vores kamp mod klimaforandringer.
Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.
Følg med i alle Expert Voices emner og debatter – og bliv en del af diskussionen – på Facebook og Twitter. De udtrykte synspunkter er forfatterens og afspejler ikke nødvendigvis udgiverens synspunkter. Denne version af artiklen blev oprindeligt offentliggjort på Live Science.
Reneste nyheder