Fra sci-fi til himmelhøjt: Er kredsløbende solpaneler en lys idé?

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

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

Selvom det kan lyde som en futuristisk idé, er de grundlæggende principper bag SSP så tidløse som solen selv.

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

Solen, med en anslået levetid på 4-5 billion years, udgør en virkelig langsigtet energiløsning. Desuden udleder Space Solar Power ikke drivhusgasser og er ikke afhængig af stadig knapper ferskvandsressourcer, værdifuld landbrugsjord eller gødningsstoffer afledt af naturgas. 

Den producerer heller ikke farligt affald og, i modsætning til traditionelle solenergiløsninger, er den upåvirket af skydække, dagslysvariationer eller vindhastighed.

De muligheder, som Space Solar Power giver os, har inspireret mange organisationer til at udvikle løsninger omkring det. Nogle fremtrædende aktører på markedet for rumbaseret solenergi inkluderer Airbus, Azur Space Solar Power GmbH, Fralock LLC, Japanese Aerospace Exploration Agency, Northrop Grumman (NOC ), Borrego Energy, LLC., Solaren Corporation, Space Tech GmbH, Space Canada, DHV Technology og flere. 

Men før vi dykker dybere ned i at forstå, hvordan disse virksomheder og deres løsninger fungerer, lad os gennemgå, hvad rumbaserede solenergisystemer er, og hvorfor de anses for levedygtige til produktion af ren, vedvarende energi. 

Klik her for listen over de ti bedste solaktier.

Videnskaben bag rumbaserede solenergisystemer

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

Rumsolenergi-generationssystemer udnytter den rigelige solenergi, som ellers går tabt i rummet, ubrugt. Når man tænker på, at der ikke er atmosfæriske forstyrrelser som skyer, og den konstante eksponering for sollys uden natens afbrydelse, er disse satellitbaserede systemer ekstraordinært effektive. De kan indfange og overføre væsentligt mere energi tilbage til Jorden end traditionelle solpaneler.

I disse rumbaserede solenergi-opsamlings- og transmissionssystemer er satellitter udstyret med paneler også i besiddelse af energitransmissionskapacitet. De bruger store spejle til at koncentrere massive mængder solstråler på mindre solfangere. Denne højintensive, uafbrudte solstråling sendes derefter trådløst til Jorden på en sikker og kontrolleret måde.

Levedygtigheden af rumsolenergi: tekniske innovationer

Transmission af rumsolenergi er blevet levedygtig på grund af de seneste tekniske innovationer. Der findes to typer af transmissionssystemer. 

Den første er mikrobølgesendende solsatellitter, mens den anden er lasersendende solsatellitter. I mikrobølgesendende satellitter reflekteres sollyset fra de store spejle ind i satellittens centrum, hvor det omdannes til uafbrudt mikrobølgestråling, der sendes til Jorden. 

Den anden type, lasersendende satellitter, som navnet antyder, bruger laser i stedet for mikrobølger. Disse satellitter opererer typisk i grupper med andre mindre satellitter på grund af deres mindre størrelse.

Når det gælder den økonomiske levedygtighed af disse to opsætninger, har lasersolarsatellitter relativt lave opstartsomkostninger i området US$500 millioner til US$1 milliard. Den mindre diameter af laserstrålen gør den let og billig at implementere på jorden. 

Dog tjener mikrobølgesolarsatellitter formålet, når det gælder indsamling og transmission af stabil, uafbrudt strøm gennem regn, skyer og andre atmosfæriske forhold. De kan levere over 1 gigawatt energi til deres jordbaserede modtager, hvilket er nok energi til at forsyne en stor by. 

Mens 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 rumsolenergiens fremtidige potentiale, skal vi sætte den i kontekst. 

Udviklingen af rumsolkonceptet: fra begyndelse til nutid

1970’erne:

• Rumsolenergi-konceptet begyndte at blive studeret i USA.

1980’erne:

• Asien begyndte at studere rumsolenergi-konceptet.

Sen 1990’erne – tidlige 2000’ere:

• 1998: Space Solar Power Concept Definition Study identificerer troværdige, kommercielt levedygtige rumsolenergi-koncept og deres tilknyttede tekniske og programmæssige risici.

• 1998: Japans rumagentur udvikler et rumsolenergi-system, som forbliver aktivt.

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

Tidlige 2010 til 2020

• 2010: Indian Space Research Organization påbegynder grundarbejdet på rumsolenergi.

• 2012: Kina foreslår et fælles udviklingsprojekt for rumsolenergi med Indien.

• 2015: Caltech og Northrop Grumman Corporation etablerede Space Solar Power Initiative, med en tildeling på cirka US$17,5 millioner over tre år til udvikling af et rumbaseret solenergisystem.

2020’erne

• 2022: Storbritannien annoncerer sin Space Energy Initiative, med mål om at lancere sin første rumkraftstation i midten af 2040’erne og sigter mod, at 30 % af landets elforbrug kommer fra denne kilde.

• 2022: European Space Agency annoncerer Solaris-programmet, som planlægger at drive Solar Power Satellites fra 2030.

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

Gennem disse år har forskellige nationale regeringer, universitetsforskningsafdelinger og statsfinansierede organisationer udforsket infrastrukturen og mulighederne for rumsolenergi.

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

Mens mange af disse rumsolprogrammer er kommet fra nationale regeringer, universitetsforskningsafdelinger og statsfinansierede autonome organisationer, har virksomheder som Northrop Grumman, Airbus og Solaren Corporation spillet afgørende roller i at udnytte denne transformerende energikilde. 

Virksomheder med transformerende rumsolenergi-initiativ

1. Northrop Grumman

Det i Baltimore, Maryland-baserede firma Northrop Grummans Space Solar Power Incremental Demonstrations and Research (SSPIDR) projektteam arbejder på at gøre transmission af solenergi fra rummet til ethvert sted på Jorden til virkelighed. 

Projektet har til formål at udnytte on-orbit, højeffektive fotovoltaiske celler til at indsamle solenergi og omdanne den til radiofrekvens (RF) energi, som skal stråles til en modtagerstation på Jorden. 

Firmaet har været førende inden for udvikling af turnkey solcelleanlæg, der er egnet til rummet. Dets fotovoltaiske underenheder indeholder den nyeste teknologi til svejsning eller lodning med robotautomatisering, som forbinder solceller i kredsløb på op til seks fod i længden. 

Dets Covered Interconnected Cells tilbyder integration af solceller og dækglas til CIC-assemblager. 

Det fremstiller også solcelle-strenge, resistive wing isolation board-assemblager til de mest ekstreme rummiljøer, fuldt temperaturspændingsområde (-185 til >300 degrees C), platinmodstandstermometer-assemblager og mere. 

Disse innovationer har hjulpet Space Solar Power-initiativene med at fremskynde deres udvikling og realisere deres potentiale. 

I 2022 registrerede Northrop Grumman et salg på US$36,6 milliarder og en transaktionsjusteret indtjening pr. aktie på US$25,54. Nettoresultatet for virksomheden var næsten US$5 milliarder i regnskabsåret 2022. 

2. Airbus

En anden virksomhed, der har udmærket sig på dette område, var Airbus. Dets power-beaming-løsninger har til formål at hjælpe Europa med at få adgang til mere vedvarende energi uafhængigt, med nye energinetværk i himlen, der tilbyder uafhængig og bæredygtig strømforsyning døgnet rundt. De første fungerende Power Beaming-prototyper fra Airbus kan være i brug i begyndelsen af 2030’erne.

Derudover er Airbus også en førende europæisk producent af solcelleanlæg, fotovoltaiske samlinger og solcelle-samlinger til institutionelle og kommercielle anvendelser. Det har fremstillet strømstyrings- og distributionsenheder til satellitter. Det leverer også elektriske fremdriftssystemer og en række elektronik til elektrisk fremdrift, herunder strømstyrings- og strømbehandlingsenheder, der kræves i rumsolsystemer.

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

Alle disse bidrager væsentligt til at fremme rumsolenergiens sag i et hurtigere tempo med forbedret effektivitet. 

I regnskabsåret 2022 registrerede Airbus en omsætning på 58,8 milliarder euro, med en justeret EBIT på 5,6 milliarder euro. Dets frie cash flow før fusioner og kundefinansiering udgjorde 4,7 milliarder euro. Virksomheden foreslog en udbytte på 1,80 euro pr. aktie.

3. Solaren Corporation

En fremadstormende innovatør på dette område, Solaren Corporation, har udviklet metoder til at transmittere omkostningskonkurrerende, emissionsfri elektricitet fra rummet. 

I løbet af de næste ti år vil Solaren udvikle, lancere og drive den første SSP-anlæg og sælge elektricitet. Solaren har også erhvervet banebrydende SSP-systempatenter i lande som USA, Den Europæiske Union, Kina, Japan, Indien, Canada og Den Russiske Føderation.

Solaren’s Space Solar Power-løsninger har mange fordele. De inkluderer en ren baseload-elektricitetsforsyning døgnet rundt, som er omkostningskonkurrerende, emissionsfri og uden risiko for nuklear stråling. De kræver heller ikke vand til termisk køling, så havene, floder og søer ikke opvarmes.

Solaren’s Space Solar Power-løsning har to komponenter: Solar Power Satellite og Ground Receive Station. Satellitten bruger solcelleanlæg og RF-array/antenne til at indfange og transmittere. Ground Receive Station modtager den transmitterede kraft gennem sine modtagerantenner.

I juli 2023 annoncerede Solaren den vellykkede afslutning af sin seneste finansieringsrunde, ledet af Skyseed Ventures. Solaren rejste $2.46 million i den runde. 

Global indvirkning og levedygtighed af rumsolenergi

Fremkomsten af højt avancerede teknologier omkring rumbaserede solenergisystemer har hjulpet med at forsyne rumfartøjer, satellitter, rovere og anden ruminfrastruktur med strøm. Solenergi fra rummet kan hjælpe disse systemer med at køre i længere perioder uden behov for hyppig påfyldning fra ombordgående energikilder.

Innovationerne har sænket omkostningerne ved udvikling af genanvendelige raketter, hvilket reducerer udgifterne til at sende udstyr ud i rummet. Vedligeholdelsesomkostningerne for rumbaseret solenergi-opsamlings- og transmissionsarkitektur er også faldet. Øget brug af robotteknologi og automatisering vil spille en væsentlig rolle i yderligere at reducere omkostningerne og øge effektiviteten. 

Ifølge estimater dominerer Nordamerika rummet med næsten to femtedele af den globale omsætning genereret fra regionen. Når det gælder fremtidige vækstdrivere, har Kina og Indien stort potentiale. 

Udfordringer der skal overvindes

I fremtiden vil rumsolenergi-løsninger skulle overvinde nogle afgørende flaskehalse. En af dem er at opnå den perfekte balance mellem produktionsomkostninger og ydeevne. De mindre omkostningsfulde lasersendende løsninger lider under lav effekt per satellit, hvilket kræver flere satellitter for at opnå en mærkbar indvirkning. De dyrere mikrobølgesendende løsninger kan derimod koste titusinder af millioner dollars i lanceringsomkostninger. 

Lasersendende løsninger, selvom de er innovative, kan medføre sikkerhedsrelaterede udfordringer som blænding og potentiel våbenisering. På den anden side, mikrobølgesendende løsninger, selvom de undgår disse specifikke sikkerhedsproblemer, kræver meget plads, hvilket betyder at jordbaserede modtagere skal have flere kilometer i diameter.

Lasersendende satellitter lider også under atmosfæriske uregelmæssigheder som tunge skyer eller regn. Mikrobølgesendende løsninger, på grund af deres nødvendige afstand fra Jorden, er praktisk talt umulige at reparere.

Alle disse problemer skal håndteres og løses. Størrelsen på satellitterne og de jordbaserede modtagere skal reduceres drastisk uden at gå på kompromis med deres evne til at indfange og transmittere energi.

Omkostningerne skal være moderate, så udviklingslande kan have større tillid til at teste og afprøve disse teknologier. Repareringsmuligheder skal etableres mere energisk, og løsningerne bør blive uafhængige af det aktuelle vejr i deres ydeevne.

En lovende vej fremad

Med store børsnoterede virksomheder, der investerer kraftigt i fremstilling af Space Solar Power-produkter og -løsninger, ser fremtiden lovende ud. Innovation vil blomstre, og systemet vil blive mere effektivt og optimalt. 

Når alt kommer til, er den kraft, der driver Space Solar Power-missioner globalt, den større sag om at opnå bæredygtighed for planeten gennem vedvarende energi. 

Når den når sit fulde potentiale, kan Space Solar Power levere elektricitet til ethvert land til samme pris uden at kræve nye udgifter til opbygning af langdistancetransmissionslinjer. 

Analytikere mener, at Space Solar Power kan skabe mere end 250.000 permanente højteknologiske jobs i de kommende to årtier. I virkeligheden kan dette tal være endnu større. 

Derfor vil rumsolenergi-løsninger fortsat optage en stigende andel af det eksisterende globale elmarked på US$2 trillioner. Med voksende omfang vil flere og flere løsningsudbydere hoppe på SSP-bølgen. Det vil blive en økonomisk levedygtig måde at løse de energimæssige udfordringer, som planeten står over for i dag. 

Klik her for listen over de bedste vedvarende energiaktier.