Panele solarne na orbicie mogą być przyszłością wydajnej i taniej energii – trzeba tylko znaleźć sposób na przesyłanie jej na Ziemię. Naukowcy z Kalifornii mieli dokonać tej sztuki jako pierwsi i pragną uczynić ją dostępną dla wszystkich.
Fotowoltaika w kosmosie brzmi jak kolejny cel telemarketerów, gdy skończy się powierzchnia do instalacji paneli na naszych dachach, ale to poważny projekt. Eksperyment przeprowadzono w Kalifornijskim Instytucie Technologicznym (Caltech). Z pomocą fal mikrofalowych przekazano bezprzewodowo energię z kosmosu na Ziemię.
W styczniu na orbitę wystrzelono prototypowe urządzenie Space Solar Power Demonstrator (SSPD-1), na którym znajduje się urządzenie transmisyjne MAPLE (Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment).
Na SSPD-1 składają się dwa panele pobierające energię słoneczną, podczas gdy drugie urządzenie to szereg transmiterów i dwa konwertery prądu. Ten przesyłany jest falami mikrofalowymi dalej, na Ziemię, jak i do innych urządzeń w kosmosie.
Naukowcy udowodnili, że energia jest zdolna przetrwać podróż, przesył odebrano na dachu laboratorium Gordona i Betty Moore w campusie Caltech. Technologia była wcześniej testowana na Ziemi i pomiędzy samymi urządzeniami. MAPLE posiada dwie żarówki, dzięki którym inżynierowie byli w stanie z dużą precyzją kontrolować energią słoneczną.
Potencjał technologii jest na tyle duży, że Japonia zadeklarowała już wdrożenie jej w 2030 roku. W tym samym kraju w 2009 roku na Uniwersytecie Kioto dokonano transferu mocy z wysokości 30 metrów do telefonu na Ziemi. W dalszych planach są transmisje na odległości między kilometrem i 5 kilometrami, a testy przesyłu z kosmosu Japonia chce rozpocząć w 2025 roku.
Jest to odpowiedź kraju na narastające kryzysy klimatyczne i rosnące zużycie energii.
Proces bezprzewodowego transferu energii wykorzystuje zjawisko interferencji. Fale po wrzuceniu np. kamienia w wodę wzajemnie się niwelują. Gdy fale się skoncentrują, energia się nie wytrąca i skupiona w wiązkę trafia tam, gdzie się ją wskaże.
Podstawowym problemem tej technologii jest koszt jej produkcji. Jak podaje serwis NikkeiAsia, generowanie 1 gigawatu (odpowiednika jednego jądrowego reaktora) wymaga paneli solarnych o powierzchni 2 kilometrów kwadratowych każdy. To koszty rzędu 7 miliardów dolarów (ponad 20 miliardów złotych) za jeden generator.
Jak czytamy w komunikacie prasowym Caltechu, SSPD ważyło 50 kilogramów, a jego panele mają 50 metrów kwadratowych powierzchni. Są elastyczne, zdolne do składania się i lżejsze niż te, które obecne są np. na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Zostały wynalezione specjalnie z myślą o rozwijaniu technologii taniej energii.
Na orbitę wyniosła je rakieta SpaceX. Projekt posiadał zewnętrzne dofinansowanie ponad 100 milionów dolarów (około 420 milionów złotych), pochodzących z fundacji filantropa Donalda Brena.
Zmniejszenie kosztów wysyłania rzeczy na orbitę ułatwi nam korzystanie z jego zasobów. Jednym z projektów transportu przyszłości jest gigantyczny samolot Roc.
Tego rodzaj lotu ma kilka korzyści. Ma znacznie skrócić poruszanie się między dwoma punktami na Ziemi i umożliwić podróż w kosmos. Rolą Roca jest umożliwienie statkom z ładunkiem startu z atmosfery, co ma zaoszczędzić na energii potrzebnej do wyniesienia ich na orbitę, a w rezultacie zmniejszyć koszty podróży.
Ali Hajmiri
Profesor inżynierii elektrycznej i medycznej