Kosmiczna elektrownia

W ostatnich latach pojawiło się wiele supernowoczesnych koncepcji wytwarzania energii. Zdecydowanie najmodniejszymi są metody "odnawialne". Prace nad podnoszeniem produktywności paneli słonecznych nie ustają, a wizje miast zasilanych przez ciągnące się po horyzont pola farm solarnych z każdym dniem stają się coraz bardziej realistyczne. A co by się stało gdyby te panele słoneczne umieścić w kosmosie? No właśnie. Nad takim projektem pracują firmy Mitsubishi Electric oraz IHI.

Sam pomysł pozyskiwania energii z orbity nie jest nowy i sięga jeszcze lat 60 ubiegłego wieku. Niestety w tamtych czasach możliwości technologiczne nie pozwalały na skonstruowanie takich instalacji, nie mówiąc już o próbach wysłania ich w kosmos. Dziś, gdy inżynieria materiałowa rozwija się bardzo szybko, marzenia o kosmicznych elektrowniach mają szansę się urzeczywistnić.

Wyobraźmy sobie panele słoneczne, do których dociera promieniowanie nie tłumione przez ziemską atmosferę przez 24 godziny na dobę. Interesujące, prawda? Japończycy rozpoczęli już pracę nad technologią umożliwiającą stworzenie 1GW farmy słonecznej, złożonej z 4km2 paneli słonecznych umieszczonych 36 km nad powierzchnią naszej planety. 1 gigawat wytwarzanego prądu powinien zaspokoić potrzeby energetyczne blisko 294 000 mieszkań. Zanim jednak nastąpi instalacja tej platformy na orbicie, Japońska Agencja Kosmiczna (JAXA) chce wypuścić małą satelitę testową. Już w 2015 roku zostanie wystrzelony pierwszy satelita, którego zadaniem będzie przesłanie energii z orbity na Ziemię.



Co wchodzi w skład tej nieziemskiej elektrowni?

Elektrownia orbitalna musi składać się z podstawowych trzech elementów: kolektorów słonecznych, anteny mikrofalowej skierowanej ku Ziemi oraz anteny odbiorczej. Kolektor słoneczny może mieć konstrukcję podobną jak jego naziemne odpowiedniki. Jednak żeby mógł uzyskać maksymalną wydajność powinien mieć możliwość obracania się. Dzięki temu będzie mógł ustawiać się pod odpowiednim kątem w stronę słońca. Uzyskanie skupionej wiązki mikrofal z odległości sięgającej orbity geostacjonarnej wymaga natomiast anteny nadawczej o średnicy około kilometra. Natomiast antena odbiorcza powinna mieć wtedy około 10 km średnicy. Przy natężeniu mikrofal (230 W/m²) przy powierzchni Ziemi, umożliwi to przesyłanie 5-10 gigawatów mocy.

Przesyłanie energii za pomocą mikrofal budzi duże kontrowersje, które są jednak efektem nieporozumienia i niewiedzy. Bowiem przesyłana z orbity wiązka nie będzie miała szkodliwego wpływu na organizmy żywe (jak wcześniej sądzono), ponieważ jej intensywność w samym centrum ma wynosić 230 W/m2. Takie natężenie nie wyrządza szkód żywym istotom nawet przy ciągłej ekspozycji.

Ostatnim problemem z którym borykają się naukowcy jest koszt wyniesienia konstrukcji na orbitę. Obecnie cena wyniesienia na orbitę sięga 6-11 tys. $ za kilogram. Według szacunków, aby elektrownia orbitalna była opłacalna, cena ta musi spaść do 400-500 $/kg. Na szczęście Japończycy są optymistami - wierzą, że przedsięwzięcie się uda, podobnie jak 100-krotna redukcja kosztów operacji.

Japońska kosmiczna elektrownia to nie jedynie pomysł nawiedzonych naukowców, lecz olbrzymi projekt z niewyobrażalnie dużym budżetem, w który zaangażowane są wiodące japońskie firmy technologiczne oraz instytucje rządowe. Faktem jest, że 1 gigawatowa elektrownia, która zostanie zbudowana za 20 lat olbrzymim nakładem kosztów, niewiele zmieni w japońskim bilansie energetycznym. W przypadku sukcesu otworzy jednak drogę do zagospodarowania źródła energii o niewyobrażalnych zasobach. Na miarę tego i następnego, stulecia.

Materiał źródłowy:
1. http://www.slonecznabateria.pl/index.php/co-jak-i-dlaczego/energia-sloneczna/
2. http://solaris18.blogspot.com/2009/09/soneczna-elektrownia-w-kosmosie-rozne.html
3. http://ekoblogia.pl/2009/09/08/japonska-elektrownia-sloneczna-w-kosmosie/
4. http://www.memrizer.pl/news/elektrownie-sloneczne-na-orbicie,74.html