Fra Sci-Fi til Sky-High: Er Orbiting Solceller en God Idé?

Forestil dig, at du kan udnytte solens kraft ikke kun fra Jorden, men fra rummet selv. Det er essensen af Space Solar Power (SSP). 

Det er et avanceret koncept, hvor solenergi indsamles i rummets vidder og derefter overføres til Jorden. Denne metode omgår jordiske begrænsninger som nat og vejrforhold, og sikrer en konstant og ubesværet strøm af solenergi. 

Selv om det måske lyder som en futuristisk idé, er de grundlæggende principper bag SSP lige så tidløse som solen selv.

For at definere rum-solenergi: det er en kilde til ren energi, hvor energi indsamlet fra sollys i rummet overføres trådløst til Jorden. 

Solen, med en estimeret levetid på 4-5 milliarder år, præsenterer en virkelig langsigtede energiløsning. Desuden udleder Space Solar Power ikke drivhusgasser og er ikke afhængig af stadig sjældnere ferskvandresurser, værdifulde landbrugsarealer eller naturgas-drevet gødning. 

Det producerer heller ikke farligt affald og, i modsætning til traditionelle solenergiløsninger, forbliver det upåvirket af skydække, dagslysvariationer eller vindhastighed.

De muligheder, som Space Solar Power præsenterer os med, har inspireret mange organisationer til at bygge løsninger omkring det. Nogle fremtrædende aktører på markedet for rum-baseret solenergi inkluderer Airbus, Azur Space Solar Power GmbH, Fralock LLC, Japans Aerospace Exploration Agency, Northrop Grumman, Borrego Energy, LLC., Solaren Corporation, Space Tech GmbH, Space Canada, DHV Technology og mange flere. 

Men før vi dykker dybere ind i, hvordan disse virksomheder og deres løsninger fungerer, skal vi gå igennem, hvad rum-baserede solenergisystemer er, og hvorfor de anses for værende egnet til ren, vedvarende energiproduktion. 

Klik her for listen over de ti bedste solaktier.

Videnskaben bag rum-baseret solenergi

Studier indikerer, at Jorden modtager mere solenergi hver time, end menneskeheden forbruger i løbet af et helt år. Interessant nok reflekterer Jordens atmosfære omkring 30% af denne solenergi tilbage ud i rummet. 

Rum-solenergi-genereringssystemer udnytter den overvældende solenergi, som ellers går tabt i rummet, uden berøring. Efter alt, manglen på atmosfæriske forstyrrelser som skyer og den konstante eksponering for sollys uden afbrydelse fra natten gør disse satellit-baserede systemer exceptionelt effektive. De kan fange og overføre betydeligt mere energi tilbage til Jorden end traditionelle solceller.

I disse rum-baserede solenergi-fangst- og overføringssystemer er satellitter udstyret med paneler, der også besidder energioverføringsevner. De bruger store spejle til at koncentrere massive mængder solstråler på mindre solsamlinger. Denne højintensitets-, ubrudte solstråling overføres derefter trådløst til Jorden på en sikker og kontrolleret måde.

Gennemførligheden af rum-solenergi: Teknologiske innovationer

Overførslen af rum-solenergi er blevet gennemførlig takket være de teknologiske innovationer, der er opnået i løbet af de seneste år. Der er to typer overføringssystemer. 

Det første er mikro-bølge-overførende solsatellitter, mens det andet er laser-overførende solsatellitter. I mikro-bølge-overførende satellitter reflekterer sollyset af de store spejle ind i satellittens centrum, hvor det omdannes til ubrudt mikro-bølge-energi, der overføres til Jorden. 

Ved at gå over til den anden type, laser-overførende satellitter, som deres navn antyder, bruger de laser i stedet for mikro-bølge-stråler. Disse satellitter opererer typisk i grupper med andre mindre satellitter på grund af deres mindre størrelse.

Når det kommer til den økonomiske gennemførlighed af disse to opsætninger, har laser-solsatellitter relativt lave opstartsomkostninger i størrelsesordenen 500 millioner til 1 milliard USD. Den mindre diameter af laserstrålen gør det let og billigt at implementere på jorden. 

Men mikro-bølge-solsatellitter tjener formålet, når det kommer til at fange og overføre konstant, ubrudt kraft gennem regn, skyer og andre atmosfæriske forhold. Det kan levere op til 1 gigawatt energi til dens terrestriske modtager, hvilket er nok energi til at drive en stor by. 

Selv om vi diskuterer alle disse fremskridt, må vi aldrig glemme, at disse teknologiske vidundere ikke blev opnået på en dag. Det involverer en lang tradition af videnskabelig og teknologisk forskning. For at forstå rum-solenergiens fremtidige potentiale, må vi sætte det i perspektiv. 

Udviklingen af rum-solenergi-konceptet: Fra begyndelsen til nuværende tilstand

1970’erne:

• Rum-solenergi-koncepter begyndte at blive studeret i USA.

1980’erne:

• Asien begyndte at studere rum-solenergi-koncepter.

Sent 1990’erne – Tidlige 2000’ere:

• 1998: Space Solar Power Concept Definition Study identificerer troværdige, kommercielt gennemførlige rum-solenergi-koncepter og deres tilhørende tekniske og programatiske risici.

• 1998: Japans rumagentur udvikler et rum-solenergisystem, der forbliver aktivt.

• 1999: NASA’s Space Solar Power Exploratory Research and Technology Program bliver initieret.

Tidligt 2010 til 2020

• 2010: Det indiske rumforskningsinstitut påbegynder arbejdet med rum-solenergi.

• 2012: Kina foreslår en fælles udvikling af rum-solenergi med Indien.

• 2015: Caltech og Northrop Grumman Corporation etablerer Space Solar Power Initiative, der allokerer ca. 17,5 millioner USD over tre år til udviklingen af et rum-baseret solenergisystem.

2020’erne

• 2022: Storbritannien annoncerer sin Space Energy Initiative, der har til formål at lancere sin første rum-kraftværk midt i 2040’erne og sigter mod at dække 30% af landets el-forbrug fra denne kilde.

• 2022: Den europæiske rumfartsorganisation annoncerer Solaris-programmet, der planlægger at operere solkraftsatellitter fra 2030.

• 2023: CalTech’s Space Solar Power Demonstrator (SSPD-1) overfører med succes detecterbar kraft til Jorden.

Gennem alle disse år har forskellige nationale regeringer, universitetsforskningsafdelinger og statsfinansierede organisationer udforsket infrastrukturen og mulighederne for rum-solenergi.

Betydelige bidrag er også kommet fra virksomheder og selskaber som Northrop Grumman, Airbus og Solaren Corporation i udviklingen af denne transformative energikilde.

Selv om mange af disse rum-solenergi-programmer er kommet fra nationale regeringer, universitetsforskningsafdelinger og statsfinansierede selvstændige organisationer, har virksomheder og selskaber som Northrop Grumman, Airbus og Solaren Corporation spillet afgørende roller i at udnytte denne transformative energikilde. 

Virksomheder med transformative rum-solenergi-initiativer

1. Northrop Grumman

Den Baltimore, Maryland-baserede virksomhed Northrop Grumman’s Space Solar Power Incremental Demonstrations and Research (SSPIDR) Project-team arbejder på at gøre overførslen af solenergi fra rum til hvor som helst på Jorden til virkelighed. 

Projektet sigter på at udnytte på-orbit, høj-effektive fotovoltaiske celler til at indsamle solenergi og omdanne den til radiofrekvens-energi, der overføres til en modtagestation på Jorden. 

Virksomheden har været en leder i udviklingen af komplette solcelle-systemer egnet til rum. Dens fotovoltaiske underenheder indeholder den seneste teknologi til at svejse eller lodde med robotautomatisering, der forbinder solceller i kredsløb op til seks fod i længde. 

Dets dækkede forbundne celler tilbyder integration af solceller og dækglas til CIC-samlinger. 

Det producerer også solcellestreng, modstandsfulde vingenisolationsbrættsamlinger til de mest ekstreme miljøer i rummet, fuld temperaturområde i stand til (-185 til >300 grader C), platin modstandstermometer-samlinger og meget mere. 

Disse innovationer har hjulpet rum-solenergi-initiativerne med at fremme udviklingen og opnå deres potentiale. 

I 2022 Northrop Grumman registrerede salg på 36,6 milliarder USD og opnåede en transaktionsjusteret indtjening per aktie på 25,54 USD. Virksomhedens nettoindtjening var næsten 5 milliarder USD i regnskabsåret 2022. 

2. Airbus

En anden virksomhed, der overgik i dette felt, var Airbus. Dets stråle-overføringssystemer sigter på at hjælpe Europa med at få adgang til mere vedvarende energikilder uafhængigt, med nye energinetværk i himlen, der tilbyder uafhængig og bæredygtig kraftforsyning døgnet rundt. De første operative Power Beaming-prototyper fra Airbus kan være i brug i begyndelsen af 2030’erne.

Desuden er Airbus også en førende europæisk producent af solcelle-array, fotovoltaiske samlinger og solcelle-samlinger til institutionelle og kommercielle formål. Det har produceret strømregulerings- og distributionsenheder til satellitter. Det leverer også elektrisk propel-systemer og en række elektronik til elektrisk propel, herunder strømstyrings- og strømbehandlingsenheder, der kræves i rum-solenergisystemer.

Airbus arbejder også på at bygge avancerede fotovoltaiske solpaneler, der er lettere, mere fleksible og i stand til at fange mere energi på deres overflade. Dets flagskibsprogram, Zephyr, er en højhøjdes pseudo-satellit, der udelukkende drives af solenergi. 

Alt dette bidrager væsentligt til at fremme sagen for rum-solenergi i en hurtigere tempo med forbedret effektivitet. 

I regnskabsåret 2022 Airbus registrerede en omsætning på 58,8 milliarder euro, med en justeret EBIT på 5,6 milliarder euro. Dets frie kontantflow før M&A og kunde-finansiering var på 4,7 milliarder euro. Virksomheden foreslog en udbytte på 1,80 euro per aktie.

3. Solaren Corporation

En opkommande innovator på dette felt, Solaren Corporation, har udviklet måder at overføre konkurrencedygtig, zero-emissions-el fra rummet. 

I de næste ti år vil Solaren udvikle, lancere og operere det første SSP-anlæg og sælge el. Solaren har også erhvervet avancerede SSP-systempatenter i lande som USA, Den Europæiske Union, Kina, Japan, Indien, Canada og Ruslands Føderation.

Solarens rum-solenergi-løsninger har mange fordele. Det inkluderer en ren basis-el-forsyning 24/7, der er konkurrencedygtig, emissionsfri og fri for mulig kernestråling. Det kræver heller ikke vand til termisk afkøling, hvilket eliminerer muligheden for, at hav, floder og søer bliver opvarmet. 

Solarens rum-solenergi-løsning har to komponenter: Solkraftsatellitten og Jord-modtagestationen. Satellitten udnytter solcelle-array og RF-array/antenne til at fange og overføre. Jord-modtagestationen modtager den overførte kraft gennem dens modtageantenne. 

I juli 2023 annoncerede Solaren den succesfulde afslutning af sin seneste finansieringsrunde, ledet af Skyseed Ventures. Solaren hævede 2,46 millioner dollars i denne runde. 

Globalt indflydelse og gennemførlighed af rum-solenergi

Tilkomsten af højavancerede teknologier omkring rum-baserede solenergisystemer har hjulpet med at forsyne rumfartøjer, satellitter, rovere og andre rum-infrastrukturer. Solenergi fra rum kan hjælpe disse systemer med at køre i længere perioder uden behov for hyppig genopfyldning fra ombord-energikilder.

Innovationerne har reduceret omkostningerne ved at udvikle genbrugelige raketter, hvilket reducerer udgifterne til at lancere udstyr i rummet. Vedligeholdelsesomkostningerne for rum-baseret solenergi-fangst- og overføringssystemer er også faldet. Øget brug af robotteknologi og automatisering vil spille en afgørende rolle i at reducere omkostninger yderligere og øge effektiviteten. 

Ifølge estimater dominerer Nordamerika rummet med næsten to femtedele af den globale omsætning genereret fra regionen. Men når det kommer til fremtidige vækstfaktorer, har Kina og Indien stor potentiale. 

Udfordringer at overvinde

I fremtiden vil rum-solenergi-løsninger være nødt til at overvinde nogle afgørende flaskehals. En af disse er at opnå den perfekte balance mellem produktionsomkostning og ydelse. De billigere laser-overførende løsninger lider under den lave effekt af hver satellit, hvilket kræver flere satellitter for at have en betydelig indvirkning. De dyrere mikro-bølge-overførende løsninger, på den anden side, kan gå til ti milliarder dollars i lanceringomkostninger. 

Laser-overførende løsninger, selv om de er innovative, kan udgøre sikkerhedsrelaterede udfordringer, såsom blinding og mulig våbenisering. På den anden side undgår mikro-bølge-overførende løsninger disse specifikke sikkerhedsproblemer, men kræver en stor mængde plads, hvilket nødvendiggør, at terrestriske modtagere er flere kilometer i diameter.

Laser-overførende satellitter bærer også byrden af atmosfæriske uregelmæssigheder, såsom kraftige skyer eller regn. Mikro-bølge-overførende løsninger, på grund af deres nødvendige afstand fra Jorden, er praktisk taget umulige at reparere. 

Alle disse problemer skal løses. Størrelsen af satellitter og terrestriske modtagere skal reduceres betydeligt uden at reducere deres energi-fangst- og overføringsevner. 

Omkostningerne skal være moderate for udviklingslande til at være mere sikre på at teste og prøve disse teknologier. Reparationsforanstaltninger skal etableres mere kraftigt, og løsningerne skal blive uafhængige af den herskende vejr i deres ydelse. 

En lovende vej fremad

Med store offentlige virksomheder, der investerer massivt i fremstilling af rum-solenergi-produkter og -løsninger, ser vejen fremad lovende ud. Innovation vil blomstre, og systemet vil blive mere effektivt og optimalt. 

Efter alt, den kraft, der driver rum-solenergi-missioner globalt, er den større sag om at opnå bæredygtighed for planeten gennem vedvarende energi. 

Når det når sit fulde potentiale, kan rum-solenergi levere el til enhver land til samme pris uden at kræve nogen ny udgift til at bygge lange overførselsledninger. 

Analytikere mener, at rum-solenergi kan skabe mere end 250.000 permanente højteknologiske arbejdspladser i de kommende to årtier. I virkeligheden kan dette tal være endnu større. 

Derfor vil rum-solenergi-løsninger fortsætte med at besætte en øget andel af den eksisterende 2 billioner USD globale el-marked. Med øget omfang vil flere og flere løsningsudbydere hoppe på SSP-båden. Det vil blive en økonomisk gennemførlig måde at løse energiudfordringerne, som planeten står overfor i dag. 

Klik her for listen over de bedste vedvarende energi-aktier.