En sol, der aldrig går ned – Reflect Orbitals store planer for at omvælte solenergi

Solar Rising

Solar energi er ved at blive en af verdens vigtigste energikilder på grund af dens naturlige overflod, den “brændstoffri” karakter og ingen CO₂‑udledning under drift (men noget under produktionen, hvis panelerne ikke er fremstillet med grøn energi).

En væsentlig årsag til denne fremgang har været forbedringerne inden for fotovoltaisk teknologi, med den hurtigt stigende effektivitet af solpaneler. Og der er mere på vej, med bifaciale paneler, perovskit, tyndfilm‑kadmiumtellurid eller kvanteprikker, som alle er kandidater til yderligere at forbedre solpanelerne.

Kilde: Clean Energy Review

Dette er noget, vi diskuterede mere detaljeret i “The Solar Age – A Bright Future To Mankind.” Parallelle med den forbedrede effektivitet faldt produktionsomkostningerne også kraftigt, hvilket skabte det perfekte miljø for at gøre solenergi konkurrencedygtig i forhold til fossile brændstoffer.

Kilde: News Channel 3

Alligevel lider solenergi af en væsentlig svaghed. Den kan ikke producere strøm om natten. Eller, for den sags skyld, producerer den meget lidt på overskyede dage.

Det betyder, at solenergi kun kan fungere som menneskehedens primære energikilde i kombination med løsninger, der afhjælper dette problem.

I øjeblikket er de to hovedmuligheder, der overvejes, massive batteripakker til at lagre strøm til aftenen og solfri dage samt langdistancetransmissionslinjer til at transportere energi fra solrige områder og på tværs af tidszoner.

Problemet er, at begge muligheder er ret dyre og ressourcekrævende.

Derfor diskuteres en anden mulighed: At indfange solenergi, hvor den skinner 24/7 og aldrig påvirkes af vejret, direkte fra Jordens kredsløb.

Orbital Solar

Det, der gør nutidens og den nærmeste fremtidens rumsolkoncept potentielt levedygtige, er det kraftige fald i omkostningerne ved at sende materiale i kredsløb. Dette er hovedsageligt drevet af opfindelsen af genanvendelige raketter af Elon Musks SpaceX (SPCX ), som allerede har reduceret omkostningerne med en faktor på 10 og måske vil gøre det igen i den nærmeste fremtid.

Kilde: Ark Invest

Energisatellitter

I lang tid var den primære strategi at installere fotovoltaiske paneler i store satellitarrays og sende strøm tilbage til jordoverfladen med mikrobølger (som ikke absorberes af skyer).

Kilde: ESA – European Space Agency

Problemet med den strategi er, at den er ret kompleks sammenlignet med jordbaseret sol:

• Jordbaseret: indsamle sollys -> konvertere DC til AC -> sende strøm ind i nettet.
• Rumbaseret: indsamle sollys -> konvertere til mikrobølger -> konvertere mikrobølger tilbage til elektricitet -> konvertere DC til AC -> sende strøm ind i nettet.

Disse mange ekstra trin kræver mere udstyr og dermed mere vægt at sende i kredsløb. Det betyder også, at noget energi går tabt ved hver konvertering mellem sollys, strøm og mikrobølger.

Så selvom sollyset er stærkere og uafbrudt i kredsløb, kan de ekstra tab og udstyrsomkostninger gøre orbital sol ikke meget billigere end jordbaseret, selvom det er mere pålideligt.

Sælger sollys?

En anden tilgang overvejes af en startup ved navn Reflect Orbital.

Ideen er at springe trin over, hvor solpaneler og mikrobølgesendere bringes i kredsløb. I stedet placeres en gigantisk spejl i kredsløb, som reflekterer sollyset ned til Jorden.

Kilde: Reflect Orbital

En sådan metode blev allerede testet af det russiske rumprogram i 1990, så vi ved, at den fungerer teknisk. Kortvarig finansiering i det post‑sovjetiske Rusland, stadig dyre solfarme og omkostningerne ved orbital opsendelse på det tidspunkt gjorde den ikke kommercielt levedygtig.

Dette koncept har nogle få nøglefordele i forhold til “traditionelle” orbitalsol‑designs:

• Energisatellitter vil uundgåeligt forringes over tid. Og i modsætning til solpaneler på Jorden findes der indtil videre ingen realistisk genanvendelsesvej, hvilket betyder, at dyrt og komplekst udstyr går fuldstændigt til spilde ved slutningen af deres brugbare levetid.
• Rumspejle kan laves af enkelt, tyndt metallisk folie, som er meget lettere end fotovoltaiske solpaneler. Dette ville reducere opsendelsesomkostningerne drastisk.

I praksis vil Reflect Orbital “sælge sollys” til jordbaserede solfarme, så de kan fortsætte produktionen efter mørkets frembrud, når elpriserne er højest.

Virksomheden har allerede lavet en demonstration af konceptet ved hjælp af en varmluftballon, delvist som et markedsføringsstunt for at illustrere konceptet mere end en ægte prototype, som ville kræve en egentlig satellit i kredsløb.

Hvor seriøs er den?

Team

Medstifteren og administrerende direktør for virksomheden er Ben Novak. Som førsteårs studerende på college ledede han SpaceX‑projekter, der bekræftede Crew Dragon‑rygsystemkomponenter, og arbejdede senere igen hos SpaceX.

CTO’en er Tristan Semmelhack, som var den yngste ingeniør hos Zipline, verdens førende droneleveringsvirksomhed.

Måske endnu vigtigere for den potentielle succes af den kommende prototype er Robert Salazar, Heliostat Design Engineer. Han arbejdede på designet af Starshade’s Optical Shield ved NASA’s Jet Propulsion Laboratory; Robert gik videre med at designe ultralette udtrækkelige heliostater til Transformers for Lunar Extreme Environments‑projektet.

Kilde: NASA

Så samlet set ser teamet ud til at have seriøse tekniske kvalifikationer, når det gælder rumprojekter og rumspejle. Dette er ikke kun et marketingteam med en skør idé.

Og vi kan antage, at Novaks erfaring fra SpaceX kan hjælpe med at sikre adgang til virksomhedens opsendelsesudstyr i fremtiden.

Teknisk gennemførlighed

Som vi sagde før, blev denne teknologi allerede testet i 1990’erne, så vi ved, at den kan fungere. Den kan genbruge en masse forskning udført gennem årene om solsejl, oppustelige antenner og origami‑foldning for at maksimere effektiviteten af opsendelsen af solpaneler og reflekterende folie.

Generelt er det relativt nemt at lave ultralette reflekterende overflader til rummet, i det mindste så let som rumudstyr nogensinde kan kaldes. Fra jorden ville reflektorerne ligne “mini‑soler”.

Kilde: University Of Glasgow

I en undersøgelse fra 2022 med titlen “Enhancing solar energy generation and usage: Orbiting solar reflectors as an alternative to energy storage” blev reflektorerne antaget at bestå af en konstellation af tredive reflektorer på 1 km i diameter, hvor hver reflektor har en levetid på 20 år og vejer cirka 7860 kg.

Indkøbsprisen ville være $375/kg, eller $3 M per reflektor og $90 M for hele konstellationen. Dette ville være nok til at generere ekstra belysning svarende til 100 MWh i elproduktion.

Økonomisk levedygtighed

I den samme undersøgelse brugte forskerne en opsendelsesomkostning på $1400 per kg, svarende til omkostningerne for Falcon Heavy‑satellitudsendelse i 2018. Det er værd at bemærke, at inden 2023 var denne opsendelsesomkostning allerede faldet under $1 000‑grænsen, og det var før ankomsten af SpaceX Starship, som er meget større og i teorien også meget billigere.

I denne analyse beregner forskerne, at under de nuværende forhold vil projektet ikke kunne generere penge. De beregnede endda de nødvendige opsendelsesomkostninger for orbitalspejle for at nå break‑even under forskellige markedsforhold:

Markedsforhold 1 har relativt stabile elpriser gennem dagen, med Indien som eksempel. I dette tilfælde skal opsendelsesomkostningerne for break‑even være $257/kg.

Kilde: Applied Energy (LC = Launch Cost, PC = Procurement Cost)

Markedsforhold 2 har ekstreme prisvariationer i løbet af dagen, med Californien som eksempel. I dette tilfælde skal opsendelsesomkostningerne for break‑even være “kun” $558/kg.

Kilde: Applied Energy (LC = Launch Cost, PC = Procurement Cost)

Potentielle anvendelser

Første markedsføringsdemonstration

Virksomheden diskuterer på sin hjemmeside muligheden for at “reservere et lysspot” i 4 minutter over 5 km, med begrænset tilgængelighed fra Q4 2025.

Dette vil blive opnået med satellitter, der hver kun vejer 35 pund (16 kilogram) og vil være udstyret med Mylar‑spejle på 33 fod gange 33 fod (9,9 x 9,9 meter), som udfoldes i kredsløb.

I de fleste tilfælde vil det alligevel være mere en demonstration og markedsføringsværktøj end et, der sigter mod energiproduktion, med et stærkt argument for, at en sådan anvendelse faktisk kan gå viralt, med muligheden for at anmode om sollys om natten med et tryk på en smartphone‑app.

Solenergi produktion

Den første og mest åbenlyse anvendelse ville være at sende lys til store solfarme, især på elmarkedet med meget høje spidspriser om aftenen. Enhver rumsolvirksomhed vil nøje skulle vælge sit marked, mens den har den stigende konkurrence fra konstant billigere batteripakker i tankerne.

En anden praktisk overvejelse vil være at vælge den rette bane, med så mange kunder som muligt i satellitternes bane og deres mulige mål for refleksion.

En anden mulig anvendelse ville være at øge solintensiteten, der rammer solfarme i nordlige breddegrader. For eksempel kunne solfarme i Canada eller Skandinavien drage fordel af ekstra lys for at nå deres maksimale kapacitet, især om vinteren, når efterspørgslen efter strøm er høj, og solens intensitet er på sit laveste.

Kunstigt bylys

En anden overvejelse kunne være at levere bylys til store bycentre.

Dette vil dog sandsynligvis ikke være konkurrencedygtigt i forhold til enklere lysstænger med integrerede solceller og batterier.

Landbrug

En anden aktivitet, der kræver lys, er landbrug gennem plantefotosyntese. Orbital belysning kunne måske levere ekstra lys til store landbrugsoperationer, der i øjeblikket bruger LED‑lys i deres drivhuse.

Dette ville kun fungere for de største gårde, men kunne give mening for nogle regioner med massive drivhusinstallationer, som for eksempel Holland eller det sydlige Spanien.

En anden mulighed kunne være at oplyse nordiske regioner om vinteren, hvor vækstsæsonen er meget kort. Dette kan også generelt være en mulighed for satellitten til at sælge det reflekterede lys i områder uden tilstrækkelig efterspørgsel fra solfarme.

Begrænsninger for orbitalspejle

Udover blot tekniske og økonomiske overvejelser har orbitalspejle også deres kritikere.

Et problem, de kan forårsage, er endnu mere lysforurening end vi oplever i dag. Især hvis det bliver en masseadopteret løsning til at håndtere spidsbelastning af elektricitet over hele verden. På længere sigt kan dette gøre jordbaseret astronomi fuldstændig umulig.

Et andet potentielt problem er forstyrrelsen af naturlige økosystemer. Vi ved allerede, at lysforurening fra bylys kan forstyrre nataktive dyr, migrationsmønstre og insektpopulationer. Så kan Reflect Orbital’s rumspejle potentielt forværre dette.

Investering i solenergi

Solenergi‑produktion vokser konstant med tocifrede procenter og vil blive en nøglefaktor i at afkarbonisere økonomien. Der er stadig en meget lang vej at gå, da den enorme majoritet af vores globale elproduktion og endnu mere af den samlede energiforsyning kommer fra fossile brændstoffer.

Gennem årene har sektoren udviklet sig til at belønne de største virksomheder, hvor stordriftsfordele er en afgørende faktor for at kunne generere profit i et meget konkurrencepræget miljø. Naturligvis kan nye teknologier potentielt forstyrre de etablerede polysilicium‑panelproducenter.

Sol‑spejle kan også gøre solenergi endnu mere attraktiv ved ikke kun at løse problemet med spidspriser om aftenen, men også ved at forbedre produktionen i eksisterende solparker, så de bliver mere rentable ved at øge antallet af timer, de producerer.

Du kan investere i solvirksomheder gennem mange mæglere, og du kan her på securities.io finde vores anbefalinger til de bedste mæglere i USA, Canada, Australien, UK, og mange andre lande.

Hvis du ikke er interesseret i at udvælge specifikke solvirksomheder, kan du også kigge på ETF’er som Global X Solar ETF (RAYS), Invesco Solar ETF (TAN), eller Global X China Clean Energy ETF (2809.HK), som giver en mere diversificeret eksponering til at drage fordel af sol‑ og ren‑energi‑industrien.

Du kan også læse vores artikel om “Top 10 Solar Power Stocks to Invest In”.

Sol‑ og rumfartsvirksomheder

1. Rocket Lab

Rocket Lab (RKLB ) er en af de mest seriøse konkurrenter på markedet for genanvendelige raketter. Virksomheden har i første omgang fokuseret på små raketter med Electron‑opsendelsessystemet (320 kg payload), som gradvist bliver omdannet til en delvist genanvendelig raket. Hidtil har Electron sat 177 satellitter i kredsløb på 44 opsendelser.

Senere ser Rocket Lab på at skabe en mellemstor genanvendelig raket, Neutron, som kan sammenlignes med Falcon 9 (8 000 kg til LEO i fuldt genanvendeligt tilstand, 1 500 kg til Mars eller Venus). Neutron vil drives af en metan‑brændende raketmotor (som Starship), hvilket ser ud til at blive trenden for næste generation af raketter.

Virksomheden er bemærkelsesværdig for sin fuldt vertikalt integrerede satellit‑produktionsproces, som gør det muligt at optimere omkostninger og designhastighed. Dette har resulteret i flere kontrakter med NASA & den amerikanske regering, herunder en $515 M militær satellitkontrakt. Og en civil $143 M kontrakt for Globalstar.

Rocket Lab er også en stor producent af solpaneler til satellitter efter deres opkøb af SolAero Technologies i 2022, med over 1000 satellitter drevet af disse paneler og i alt 4 MW solceller fremstillet.

Kilde: Rocket Lab

Indtil videre er deres opsendelsessystem afhængigt af eksterne leverandører, men en række strategiske opkøb bør ændre dette og reproducere den vertikale integration, som allerede er opnået i satellitdesign og -produktion, i opsendelsessystemet.

Virksomheden ser også på muligheden for en telekommunikations‑LEO‑konstellation for at generere tilbagevendende indtægter. Den bidrager desuden til forskning inden for rumfremstilling med Varda Space Industries og inspektion af orbitalt affald.

Mens SpaceX havde Elon Musks forretningssans til at udvikle sin teknologi fra bunden, har Rocket Lab brugt en blanding af F&U og opkøb til at vertikalt integrere den nødvendige teknologi. Dette har vist sig meget succesfuldt i satellitproduktion, og de ser nu på at reproducere denne strategi for genanvendelige raketter.

Med den eksisterende cash‑flow fra satellitproduktion & Electron‑succesen er Rocket Lab en god kandidat til at indhente SpaceX, i hvert fald indtil masse‑drivere og anden infrastruktur er bygget i løbet af et par årtier.

2. JinkoSolar Holding Co., Ltd.

Jinko er en af verdens største solpanelproducenter og er primært baseret i Kina. For at undgå told diversificerer virksomheden sin produktionsbase med silicium‑wafer‑produktion i Vietnam og solcelle‑produktion i Malaysia og USA.

Kilde: Jinko Solar

I hvert fald er virksomheden ikke overdrevent eksponeret på de vestlige markeder, da Kina, Asia‑Pacific (APAC) og emerging markets udgør størstedelen af Jinkos forretning.

Kilde: Jinko Solar

Jinko har leveret 230 GW solceller i virksomhedens historie og 20 GW i Q1 2024, op fra 14,5 GW kun et år tidligere.

Dette gør Jinko til nr. 1 i den fotovoltaiske industri.

Jinkos mest avancerede solcelle, N‑type, opnår en bemærkelsesværdig høj energiydeevne på 25,8 %. Den tilbyder også bifaciale paneler.

I 2023 overtog N‑type størstedelen af Jinkos salg og udgjorde 80 % af de samlede forsendelser, med yderligere kapacitet fra den 56 GW produktionsfacilitet, som forventes at køre på fuld hastighed inden udgangen af 2024 for at udgøre 90 % af leverancerne ved årets slutning.

Den samlede produktionskapacitet forventes at nå 120‑130 GW, næsten halvdelen af virksomhedens samlede historiske produktion.

For at gøre sit produktprofil grønnere har Jinko Solar også lanceret NeoGreen, det første N‑type solpanel, der er produceret udelukkende med vedvarende energi (i stedet for kul, som almindeligt bruges i Kina).

Jinkos ultra‑aggressive vækst i produktionskapacitet afspejler virksomhedens tillid til sin N‑type‑teknologi og ambition om at erobre eksportmarkederne i Asien, Afrika og Sydamerika.

Og det overordnede udsyn til, at solenergi overtager verdens energisystemer, inklusive måske sol‑spejle, vil øge rentabiliteten yderligere.