Solární elektrárny ve vesmíru mohou splnit naše potřeby

25. 11. 2020

čas čtení 5 minut
Zní to jako sci-fi: Gigantické solární elektrárny vznášející se ve vesmíru, které vyzařují enormní množství energie zpět na Zemi. A po dlouhý čas tato koncepce předložená poprvé koncem 20. let minulého století ruským vědcem Konstantinem Ciolkovským představovala hlavně inspiraci pro spisovatele, napsaly Amanda Jane Hughesová a Stefania Soldiniová.


Nicméně o století později se vědci rapidně blíží uskutečnění. Evropská kosmická agentura si uvědomila tento potenciál a nyní se snaží takové projekty financovat, přičemž předvídá, že by mohlo jít o první průmyslový zdroj z vesmíru.

Největší výzvou naší doby je globální oteplování, takže v sázce je mnoho. Od rostoucích globálních teplot až po měnící se vzorce počasí, dopady změn klimatu jsou už pociťovány po celém světě. Překonat tuto výzvu vyžaduje radikální změny ve způsobech, jakými vyrábíme a spotřebováváme energii.

Obnovitelné zdroje energie se v posledních letech rozvíjejí masivním tempem, s rostoucí účinností a klesající cenou. Ale velkou překážkou jejich využití je fakt, že neposkytují trvalý zdroj energie. Větrné a solární farmy vyrábějí energii jen tehdy, když vítr vane a slunce svítí - avšak elektřinu potřebujeme neustále, každý den. Potřebujeme způsob, jak ukládat energii ve velkém měřítku, než budeme moci přepnout na obnovitelné zdroje.

Možný způsob jak tohle obejít by byl vyrábět solární energii ve vesmíru. To má řadu výhod. Vesmírná elektrárna by mohla obíhat tak, aby byla otočena ke Slunci 24 hodin denně. Atmosféra Země také pohlcuje a odráží část slunečního záření, takže solární články nad ní by získávaly více záření a vyráběly více energie.

Avšak jedním z klíčových problémů, který je třeba překonat, je úkol smontovat, vynést a umístit na oběžnou dráhu takové velké struktury. Jediná solární elektrárna může mít plochu až 10 čtverečních kilometrů - což je ekvivalent 1 400 fotbalových hřišť. Kriticky důležité bude také využití odlehčených materiálů, protože největším nákladem bude cesta na oběžnou dráhu.

Jedním z navrhovaných řešení je vyvinout hejno tisíců menších satelitů, které se na oběžné drze spojí a vytvoří jediný celek. V roce 2017 výzkumníci z Caltechu navrhli konstrukci modulární elektrárny sestávající z tisíců ultralehkých solárních článků. Ukázali také prototyp s hmotností pouhých 280 g na čtvereční metr připomínající hmotnost hrací karty.

Nedávné pokroky ve výrobě, včetně 3D tisku, jsou také v hledáčku. Na University of Liverpool zkoumáme nové výrobní techniky tištění ultralehkých solárních článků na solární plachty. Solární plachta je rozkládací, lehká a vysoce odrazivá membrána schopná využít účinku tlaku slunečního záření k pohonu vesmírné lodi bez paliva. Zkoumáme, jak do struktury plachty začlenit solární články, abychom vytvořily velké solární elektrárny nepotřebující palivo.

Tyto metody by nám umožnily konstruovat elektrárny ve vesmíru. Dokonce by jednoho dne mělo být možné vyrábět a rozmisťovat ve vesmíru jednotky z Mezinárodní vesmírné stanice nebo budoucí lunární stanice na oběžné dráze Měsíce. Taková zařízení by mohla pomoci se zásobováním Měsíce elektřinou.

Tím ale možnosti nekončí. I když v současnosti spoléháme na materiály z e Země, vědci také zvažují využití zdrojů z vesmíru, jako jsou materiály přítomné na Měsíci.

Další velkou výzvou by byl přenos energie zpět na Zemi. V plánu je proměnit elektřinu ze slunečních článků v energetické vlny a využít elektromagnetických polí k přenosu na antény na povrchu Země. Výzkumníci vedení Japonskou agenturou pro výzkum vesmíru již vyvinuli návrhy a předvedli orbitální systém, který by to měl zvládnout.

Na tomto poli je ještě třeba udělat spousty práce, ale cílem je, aby se solární elektrárny ve vesmíru staly skutečností v příštích dekádách. Výzkumníci v Číně navrhli systém zvaný Omega, který chtějí zprovoznit do roku 2050. Měl by být schopen ve špičce dodat do pozemské sítě až 2 GW elektřiny, což je ohromné množství. Abychom tolik energie v solárních elektrárnách vyrobili na Zemi, potřebovali bychom více než šest milionů panelů.

Menší solární energetické satelity jako ten, který má pohánět lunární rovery, mohou být v provozu ještě dříve.

Vědecká komunita po celé Zemi věnuje čas a úsilí vývoji solárních elektráren ve vesmíru. Doufáme, že se jednou stanou klíčovým nástrojem boje s globálním oteplováním.

Podrobnosti v angličtině: ZDE

0
Vytisknout
4055

Diskuse

Obsah vydání | 1. 12. 2020