Ενέργεια
Διαστημικές Λύσεις Ενέργειας για Ατελείωτη Καθαρή Ενέργεια
Προώθηση των Ανανεώσιμων Πηγών
Η προσπάθεια για αποανθρακοποίηση και ηλεκτροποίηση των ενεργειακών μας συστημάτων βασίζεται επί του παρόντος στις ανανεώσιμες πηγές, ιδιαίτερα στον αέρα και στον ήλιο. Η γεωθερμική ενέργεια και η πυρηνική ενέργεια μπορεί επίσης να βοηθήσουν.
Δυστυχώς, καθεμία από αυτές τις λύσεις αντιμετωπίζει ορισμένους περιορισμούς:
- Η γεωθερμία εξακολουθεί να είναι σχετικά αδοκίμαστη όσον αφορά την παραγωγή σε κλίμακα και εξαρτάται από άνισους τοπικούς πόρους θερμότητας.
- Η πυρηνική ενέργεια είναι ακατάλληλη, παράγει πυρηνικά απόβλητα και απαιτεί μεγάλο αρχικό κεφάλαιο. Αυτό εμποδίζει την υιοθέτησή της, ακόμη και αν τα περισσότερα από αυτά τα προβλήματα θα μπορούσαν να λυθούν από τις 4ηγενιά πυρηνικών συστημάτων.
- Οι ανανεώσιμες πηγές υποφέρουν από διακοπτόμενη παραγωγή, αναγκάζοντας τα δίκτυα ενέργειας να επενδύσουν τεράστιες ποσότητες σε μπαταρίες και άλλες μορφές αποθήκευσης ενέργειας.
Όσον αφορά την ηλιακή ενέργεια, η διακοπτόμενη παραγωγή φαίνεται ακατανίκητη, με τη Γη να είναι στο σκοτάδι το ήμισυ του χρόνου. Για να προσθέσουμε σε αυτό το πρόβλημα, η νεφοκάλυψη μπορεί να μειώσει δραστικά την παραγωγή ενέργειας για εβδομάδες ή ακόμη και μήνες σε ορισμένες περιοχές του κόσμου, και αυτό πριν μιλήσουμε για τα προβλήματα που προκαλούν η σκόνη ή το χιόνι.
Τι θα γινόταν αν, για να αποφύγουμε το νυχτερινό σκοτάδι και τα κλιματικά ζητήματα, τοποθετούσαμε τη βάση ηλιακής ενέργειας στο διάστημα; Πώς θα λειτουργούσε αυτό; Και υπάρχει κάποιος άλλος τρόπος να τροφοδοτήσουμε τους ανθρώπινους πολιτισμούς της Γης από το διάστημα;
Ηλιακή Ενέργεια Βασισμένη στο Διάστημα
Το πρώτο βασικό χαρακτηριστικό της διαστημικής ηλιακής ενέργειας είναι ότι τα δορυφορικά σταθμοί ενέργειας που περιφέρονται γύρω από τη Γη μπορούν να τοποθετηθούν σε τροχιά που δεν βρίσκεται ποτέ στη σκιά της Γης, παράγοντας 24/7. Αυτό όχι μόνο διπλασιάζει την παραγωγή, αλλά επίσης αφαιρεί την ανάγκη για μπαταρίες στα χερσαία ηλιακά εργοστάσια.
Σε συνδυασμό με την απουσία μειωμένης παραγωγής το χειμώνα ή λόγω νεφών, η διακοπτόμενη ηλιακή ενέργεια μετατρέπεται σε σχεδόν τέλεια ενέργεια βάσης.
Ένας άλλος παράγοντας είναι ότι η ατμόσφαιρα απορροφά μεγάλο μέρος του φωτός του Ήλιου ακόμη και χωρίς σύννεφα. Η κλίση της Γης και το σφαιρικό της σχήμα επίσης μειώνουν την ποσότητα ηλιακού φωτός που φτάνει στο έδαφος μακριά από την ισημερινή ζώνη.
Τα διαστημικά ηλιακά πάνελ δεν υποφέρουν από κανέναν από αυτούς τους περιορισμούς. Χάρη σε όλους αυτούς τους συνδυασμένους παράγοντες, ένα ηλιακό πάνελ σε τροχιά θα μπορούσε να παράγει έως και 40 φορές περισσότερο από ένα στο έδαφος.
Πώς Λειτουργεί;
Ξέρουμε ήδη πώς να παράγουμε ηλιακή ενέργεια στο διάστημα, με υψηλών επιδόσεων ηλιακά πάνελ που ήδη τροφοδοτούν σχεδόν όλους τους δορυφόρους και το ISS. Θεωρητικά, θα χρειαστεί μόνο να στείλουμε σε τροχιά πολύ περισσότερα τέτοια πάνελ και να μεταφέρουμε την ενέργεια πίσω στη Γη.
Πηγή: Solar.com
Παρόλο που φαίνεται δύσκολο, η επιστροφή της ενέργειας δεν είναι τόσο περίπλοκη όσο φαίνεται. Η κυρίαρχη ιδέα μέχρι τώρα είναι η χρήση μικροκυμάτων (2,45 GHz), τα οποία δεν απορροφώνται από τα σύννεφα. Τα μικροκύματα στη συνέχεια απορροφώνται και μετατρέπονται ξανά σε ηλεκτρισμό χάρη σε μια ειδική κεραία που ονομάζεται ρεκτέννα.
Εναλλακτικά, η ενέργεια θα μπορούσε επίσης να μεταδοθεί με λέιζερ.
Η μεταφορά μιας τεράστιας ποσότητας ενέργειας πίσω στην επιφάνεια της Γης μπορεί να ακούγεται ανησυχητική. Δημιουργεί την εικόνα ενός επιστημονικής φαντασίας σούπερ-κακού ακτινοβολίας. Ωστόσο, στην πράξη, μια τέτοια δέσμη θα είναι πλούσια σε ενέργεια αλλά μακριά από το να είναι τόσο ισχυρή ώστε να αποτελεί κίνδυνο για την επιφάνεια.
Πρέπει να σημειωθεί ότι ένα από τα πλεονεκτήματα αυτού του συστήματος είναι ότι η συνεχής ισχύς (DC) που δημιουργείται από τα ηλιακά πάνελ μπορεί να χρησιμοποιηθεί άμεσα για τη μετάδοση, ενώ η εναλλασσόμενη ισχύς (AC) παράγεται μόνο στο έδαφος για την ενσωμάτωση του ηλεκτρισμού στο δίκτυο.
Γιατί Τώρα;
Κόστος Ηλιακής Ενέργειας
Η παραγωγή ενέργειας από διαστημικά ηλιακά εργοστάσια είναι μια παλιά ιδέα. Αλλά τώρα αρχίζει να φαίνεται ότι μπορεί να γίνει βιώσιμη.
Ο πρώτος λόγος είναι η αυξανόμενη αποδοτικότητα και η πτώση του κόστους των ηλιακών πάνελ, που είναι οι ίδιοι παράγοντες που τα έκαναν βιώσιμη επιλογή στο έδαφος.
Πηγή: News Channel 3
Η περαιτέρω πρόοδος στην τεχνολογία μπορεί να αυξήσει περαιτέρω την αποδοτικότητα μετατροπής. Προς το παρόν, τα κοινώς χρησιμοποιούμενα ηλιακά πάνελ στο έδαφος έχουν αποδοτικότητα 20‑23 %. Τα πάνελ που χρησιμοποιούνται στο διάστημα φτάνουν συχνά το 30 %, καθώς το επιπλέον κόστος αντισταθμίζεται από το μικρότερο βάρος που πρέπει να μεταφερθεί στην τροχιά, με περαιτέρω κέρδη να αναμένονται.
“Current panels used in space achieve efficiencies on the order of 30% in converting sunlight to electricity, and in the next 20 years we expect them to reach 40%
Κόστος Εκτόξευσης
Το άλλο «ελέφαντο» στο δωμάτιο είναι η πτώση του κόστους προσέγγισης της τροχιάς, σχεδόν εξ ολοκλήρου λόγω των επιτευγμάτων της SpaceX με επαναχρησιμοποιήσιμες πυραύλους. Αυτό το κόστος έχει ήδη μειωθεί κατά 10 φορές και αναμένεται να συνεχίσει να μειώνεται με την εκτόξευση του Starship και τη μαζική παραγωγή του μεγαλύτερου πυραύλου στην ιστορία.
Πηγή: Ark Invest
Όταν το κόστος εκτόξευσης ήταν £7 716 ανά κιλό, αντιπροσώπευε περίπου £154 ανά watt «κόστους εγκατάστασης», σε σύγκριση με μόλις £2‑1,5 στο έδαφος. Αλλά αν το κόστος εκτόξευσης πέσει αρκετά χαμηλά, η διαστημική ηλιακή ενέργεια γίνεται οικονομικά βιώσιμη. Και ο Elon Musk στοχεύει σε μόλις $100/kg μακροπρόθεσμα, χάρη στην πλήρη επαναχρησιμοποίηση του τεράστιου φορτίου του Starship.
Περιορισμοί της Ηλιακής Ενέργειας Βασισμένης στο Διάστημα
Τιμή και Κόστος Εκτόξευσης
Όπως εξηγήθηκε παραπάνω, η ηλιακή ενέργεια στο διάστημα είναι βιώσιμη μόνο εάν το κόστος εκτόξευσης μειωθεί σημαντικά. Ενώ αυτό μπορεί να συμβαίνει, δεν είναι σαφές πόσο γρήγορα μπορεί να επιτευχθεί άλλη μείωση κατά 10 φορές του κόστους εκτόξευσης.
Αυτό θα μπορούσε να καθυστερήσει σημαντικά την υιοθέτηση της διαστημικής ηλιακής ενέργειας, με τα περισσότερα μεγάλα πρωτότυπα έργα (κοντά στην κλίμακα MW) να μην αναμένονται πριν το 2025‑2030 το πολύ. Ένα σημαντικό αντίκτυπο δεν θα επιτευχθεί πριν την κατασκευή τέτοιων συστημάτων 1 000 φορές μεγαλύτερων σε επίπεδο GW.
Συμφόρηση στην Τροχιά
Ένας άλλος προβληματισμός είναι η πραγματική ανθεκτικότητα των ηλιακών πάνελ στην τροχιά. Το διάστημα είναι ένα σκληρό, υψηλής ακτινοβολίας περιβάλλον, και τα πάνελ θα φθείρονται με την πάροδο του χρόνου. Το ίδιο ισχύει και για τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα όπως η κεραία μικροκυμάτων.
Επιπλέον, ο διαστημικός χώρος γίνεται όλο και πιο γεμάτος. Τα διαστημικά απόβλητα γίνονται σοβαρό πρόβλημα, και τα σύνολα δορυφόρων σε χαμηλή γήινη τροχιά (LEO) αυξάνονται εκθετικά σε αριθμό.
Τα διαστημικά ηλιακά εργοστάσια θα καλύπτουν αρκετά τετραγωνικά χιλιόμετρα, καθιστώντας τα πιθανό να χτυπηθούν τακτικά από διαστημικά απόβλητα. Ακόμη και μικρομετεωρίτες θα γίνουν πρόβλημα εάν δοθεί αρκετή επιφάνεια και χρόνος.
Σε μια χειρότερη περίπτωση, μια μεγάλη πρόσκρουση θα δημιουργήσει περισσότερα απόβλητα, τα οποία με τη σειρά τους θα δημιουργήσουν ακόμη περισσότερα, σε μια καταστροφική αλυσίδα που θα καταστρέψει τους περισσότερους δορυφόρους της Γης. Αυτό είναι ένα φαινόμενο γνωστό ως σύνδρομο Kessler.
Αυτή τη στιγμή, το σύνδρομο Kessler θα ήταν ήδη αρκετά καταστροφικό, καταστρέφοντας τηλεπικοινωνίες, διαστημικές εικόνες και επιστημονικές αποστολές, καθώς και συστήματα πρώιμης προειδοποίησης πυρηνικών όπλων.
Αλλά εάν ένα μεγάλο μέρος της ενέργειας της Γης προέρχεται από διαστημικά ηλιακά εργοστάσια, ένα τέτοιο γεγονός θα ήταν ακόμη πιο καταστροφικό.
Ανθεκτικότητα και Ανακύκλωση
Εκτός εάν τοποθετηθούν σε πολύ απομακρυσμένη τροχιά, μακριά από το LEO, οι τροχιές των δορυφόρων τείνουν να μειώνονται γρήγορα. Έτσι, τα ηλιακά εργοστάσια θα χρειαστεί να τοποθετηθούν σε υψηλότερες τροχιές, προς γεωστατικές τροχιές (GEO), αυξάνοντας το κόστος καθώς απαιτούν περισσότερη δυνατότητα εκτόξευσης.
Αυτό θέτει επίσης ερωτήματα για την ανακύκλωσή τους, καθώς αυτά τα ηλιακά πάνελ θα καταναλώνουν πολλούς πολύτιμους & μη ανανεώσιμους πόρους, συμπεριλαμβανομένου του ασημιού.
Έτσι, μακροπρόθεσμα, οποιαδήποτε μεγάλη υποδομή ηλιακής ενέργειας θα χρειαστεί επίσης να κατακτήσει την ανακύκλωση των πάνελ αντί να τα καταστρέφει διατηρώντας τα στην τροχιά ή αφήνοντάς τα να καταρρεύσουν στη Γη.
Τέλος, η αποστολή υλικού στην τροχιά είναι πολύ ενεργοβόρα. Έτσι, μόνο πυραυλοί υψηλής απόδοσης θα κάνουν τη διαδικασία βιώσιμη, επιτρέποντας στα διαστημικά ηλιακά πάνελ να «αποπληρώσουν» την ενέργεια που χρησιμοποιήθηκε όχι μόνο για την κατασκευή τους αλλά και για την αποστολή τους στην τροχιά.
Απώλειες Ενέργειας
Όπως είπαμε, τα ηλιακά πάνελ στο διάστημα λαμβάνουν πολύ περισσότερη ενέργεια από ό,τι στο έδαφος. Ωστόσο, πρέπει να περάσουν από αρκετά περισσότερα βήματα από τα συστήματα στο έδαφος πριν τροφοδοτήσουν το δίκτυο:
- Στο έδαφος: συλλογή ηλιακού φωτός → μετατροπή DC σε AC → αποστολή ενέργειας στο δίκτυο.
- Στο διάστημα: συλλογή ηλιακού φωτός → μετατροπή σε μικροκύματα → μετατροπή μικροκυμάτων σε ηλεκτρισμό → μετατροπή DC σε AC → αποστολή ενέργειας στο δίκτυο.
Τα πολλαπλά επιπλέον βήματα που περιλαμβάνουν τη δέσμη μικροκυμάτων προκαλούν τεράστιες απώλειες ενέργειας, προσθέτοντας στην μέγιστη απόδοση 30‑40 % μετατροπής ηλιακού φωτός σε ενέργεια.
“Το σύστημα που χρησιμοποιήσαμε στην επίδειξή μας είχε συνολική απόδοση περίπου 5%. Αυτό δεν είναι κάτι που θα ήταν λειτουργικά βιώσιμο, ακόμη και αν το ηλιακό φως είναι δωρεάν. Για ένα διαστημικό ηλιακό εργοστάσιο να έχει νόημα, η απόδοση θα έπρεπε να είναι τουλάχιστον 20%.”
Σταθερές Τροχιές και Ηλιακός Άνεμος
Τελευταίο ερώτημα είναι πώς να διαχειριστούμε την τροχιακή τροχιά των ηλιακών εργοστασίων.
Το ηλιακό πάνελ θα χρειαστεί να ρυθμίζει συνεχώς τη θέση του για να λαμβάνει τη μέγιστη έκθεση στον ήλιο. Οι δέσμες μικροκυμάτων θα χρειαστεί επίσης να ανακατευθύνονται συνεχώς για να χτυπούν τη σωστή περιοχή της επιφάνειας της Γης.
Λόγω του ελαφρού βάρους τους και της μέγιστης έκθεσης στο ηλιακό φως, τα ηλιακά πάνελ θα ωθήνονται από ηλιακές πτέρυγες και φως. Στην πραγματικότητα, αυτή η πίεση από το φως έχει θεωρηθεί για τη δημιουργία ηλιακών πανιών που θα προωθούν διαστημόπλοια.
Στο πλαίσιο ενός διαστημικού ηλιακού εργοστασίου που πρέπει να παραμείνει σταθερό, αυτό μπορεί να γίνει πρόβλημα.
Γενικές Προοπτικές των Διαστημικών Φωτοβολταϊκών
Πολλά από το μέλλον της διαστημικής ηλιακής ενέργειας θα εξαρτηθούν από την ανάπτυξη της διαστημικής βιομηχανίας συνολικά. Μερικοί βασικοί παράγοντες θα πρέπει να συνδυαστούν για να συμβεί:
- Η ανάπτυξη της βιομηχανίας επιτρέπει την κλίμακα και την καινοτομία ώστε να μειωθούν τα κόστη εκτόξευσης στα απαιτούμενα επίπεδα.
- Η ανάπτυξη μιας διαστημικής και/ή κυλινδρικής βιομηχανικής οικονομίας, τουλάχιστον για τη συντήρηση και την ανακύκλωση των δορυφόρων ενέργειας.
- Η σωστή διαχείριση των διαστημικών αποβλήτων και η διατήρηση της τροχιάς ως ουδέτερης και ειρηνικής ζώνης.
Εναλλακτική στην Φωτοβολταϊκή Διαστημική Ηλιακή Ενέργεια
Συγκεντρωτική Ηλιακή Ενέργεια και Διαστημικοί Καθρέφτες
Το φως → ενέργεια → μικροκύματα → επιστροφή στο σύστημα ενέργειας προκαλεί εγγενώς τεράστιες απώλειες, που αντισταθμίζουν εν μέρει την υψηλότερη ηλιακή απόδοση από το διάστημα.
Αυτή είναι μια κεντρική κριτική της έννοιας, ακόμη υιοθετημένη από κανέναν άλλο εκτός από τον Elon Musk ήδη το 2012
«Ας σας πω για ένα από τα αγαπημένα μου θέματα: η διαστημική ηλιακή ενέργεια. Εντάξει, το πιο ανόητο πράγμα που υπάρχει.
Και αν κάποιος πρέπει να σκεφτεί, να του αρέσει η διαστημική ηλιακή ενέργεια, αυτό πρέπει να είμαι εγώ. Έχω μια εταιρεία πυραύλων και μια ηλιακή εταιρεία. Θα έπρεπε να το κάνω – πραγματικά θα έπρεπε, ξέρετε.»
Φυσικά, πολλά έχουν αλλάξει από το 2012. Οι τιμές των ηλιακών πάνελ και τα κόστη εκτόξευσης έχουν καταρρεύσει. Και η ανάγκη για ανανεώσιμη ενέργεια βάσης είναι πολύ μεγαλύτερη.
Παρόλα αυτά, μπορεί να υπάρχει μια εναλλακτική: η άμεση ανάκλαση του ηλιακού φωτός αντί για τη σύλληψή του με φωτοβολταϊκά πάνελ. Αυτό θα μπορούσε να επιτευχθεί τοποθετώντας έναν τεράστιο καθρέφτη στην τροχιά.
Ένα πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι ξέρουμε πώς να κατασκευάσουμε υπερελαφριά και υπερλεπτά καθρέφτες στο διάστημα, χρησιμοποιώντας αλουμινόχαρτο. Καθώς το υλικό χρειάζεται μόνο να είναι αντανακλαστικό χωρίς ηλεκτρονικά, μπορεί να είναι πολύ φθηνότερο και ελαφρύτερο ανά τετραγωνικό μέτρο από ένα φωτοβολταϊκό κύτταρο.
Η ιδέα υποστηρίζεται ιδιαίτερα από Ben Nowack, founder of Reflect Orbital, το SOLSPACE του Πανεπιστημίου Γλασκώβης (με επιχορήγηση €2,5 M από το Ευρωπαϊκό Συμβούλιο Έρευνας), και τον ενεργειακό γίγαντα Engie’s Laborelec.
Η ιδέα είναι να τροφοδοτούνται οι χερσαίες ηλιακές φάρμες τη νύχτα, κατευθύνοντας το ηλιακό φως προς αυτές. Έτσι, το επιχειρηματικό μοντέλο θα ήταν η «πώληση» του ηλιακού φωτός σε χερσαίες ηλιακές εταιρείες.
Ένα τέτοιο σύστημα δεν θα μπορεί να περάσει μέσα από σύννεφα, αλλά θα μπορούσε να είναι μια εξαιρετική επιλογή για ηλιακές φάρμες που είναι εγκατεστημένες σε ξηρές ή ερημικές περιοχές.
Πιθανώς, η έννοια θα μπορούσε επίσης να ενισχύσει τα «κλασικά» διαστημικά φωτοβολταϊκά εργοστάσια, αυξάνοντας φθηνά τη συνολική ενέργεια που λαμβάνουν πριν την αποστολή της στη Γη.
Το 2018, η Κίνα ανακοίνωσε σχέδια να χρησιμοποιήσει ένα τέτοιο σύστημα καθρεπτών για να αντικαταστήσει τα νυχτερινά φώτα δρόμων μέχρι το 2022. Ενώ αυτό δεν πραγματοποιήθηκε, θα μπορούσε να είναι ένας δημιουργικός τρόπος χρήσης της διαστημικής «ηλιακής» ενέργειας για τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας τη νύχτα, όταν οι ανανεώσιμες πηγές υποπαράγουν.
Διαστημικά Εργοστάσια
Όπως εξηγήθηκε παραπάνω, ένα μεγάλο κόστος στην διαστημική ηλιακή ενέργεια είναι το ζήτημα της αποστολής εκατοντάδων ή χιλιάδων τόνων υλικού στην τροχιά. Μια λύση σε αυτό το πρόβλημα θα ήταν η άμεση παραγωγή των ηλιακών πάνελ (ή των καθρεφτών) στο διάστημα, χρησιμοποιώντας πόρους που ήδη υπάρχουν εκεί.
Αυτή η μέθοδος θα αφαιρούσε εντελώς το κόστος ανύψωσης του ηλιακού εργοστασίου στην τροχιά. Αντί αυτού, θα το αντικαθιστούσε με το κόστος αποστολής μόνο του εξοπλισμού που απαιτείται για τη δημιουργία ενός εργοστασίου διαστημικών ηλιακών πάνελ (ή καθρεφτών).
Ένας τρόπος για να γίνει αυτό θα ήταν η σύλληψη αστεροειδών με τους κατάλληλους πόρους, η εξόρυξή τους και η άμεση παραγωγή του εργοστασίου ενέργειας στην τροχιά.
Στο θεωρητικό επίπεδο είναι λογικό, όμως παραμένει πολύ εικαστικό, καθώς καμία εξόρυξη αστεροειδών δεν έχει επιτευχθεί ποτέ μέχρι σήμερα.
Βάση στη Σελήνη
Ακόμη και αν τα ηλιακά εργοστάσια παραχθούν στο διάστημα, τα ζητήματα εξισορρόπησης των επιπτώσεων του ηλιακού ανέμου από διαστημικά απόβλητα και η ανακύκλωση θα παραμείνουν.
Μια εναλλακτική θα ήταν η εγκατάσταση των ηλιακών σταθμών στη Σελήνη. Η ενέργεια θα συλλεγόταν από τεράστιες ηλιακές φάρμες που θα χτίζονταν στη Σελήνη και στη συνέχεια θα αποστέλλεται απευθείας ή έμμεσα στη Γη. Οι δέσμες μικροκυμάτων από τη Σελήνη μπορούν επίσης να ανακατευθυνθούν από καθρέφτες, καθώς τα μέταλλα αντανακλούν τα μικροκύματα.
Πηγή: Arizona State University
Σε σύγκριση με τους ηλιακούς δορυφόρους LEO και GEO, αυτό παρουσιάζει μερικά πλεονεκτήματα:
- Βαρύτητα: με 1/6 της βαρύτητας της Γης, η Σελήνη μπορεί να είναι πολύ πιο φιλική για την προσαρμογή της γήινης διαδικασίας κατασκευής στο διάστημα σε σχέση με τα πλήρως αβαρύ περιβάλλοντα.
- Τέλειο για ηλιακή ενέργεια: χωρίς ατμόσφαιρα, η επιφάνεια της Σελήνης δεν υποφέρει ποτέ από άνεμο, σύννεφα, ομίχλη, πάγο, σκόνη, χαλάζι κ.λπ. Έτσι η παραγωγή ενέργειας θα είναι εξαιρετικά αξιόπιστη και προβλέψιμη.
- Ανθρώπινη συντήρηση: τα διαστημικά συστήματα θα χρειάζονταν πλήρη εξάρτηση από ρομπότ για συναρμολόγηση, συντήρηση και ανακύκλωση. Αντίθετα, τα επερχόμενα σχέδια για βάσεις στη Σελήνη από τις ΗΠΑ καθώς και την Κίνα+Ρωσία θα παρέχουν τοπικό εργατικό δυναμικό όταν τα ρομπότ δεν είναι αρκετά.
- Πόροι: Η Σελήνη είναι ένα τεράστιο ουράνιο σώμα, πιθανό να περιέχει άφθονους πόρους. Αυτό την καθιστά καλύτερο υποψήφιο για διαστημικό εργοστάσιο σε σχέση με την αβέβαιη ιδέα της εξόρυξης αστεροειδών.
Το πυρίτιο, το αλουμίνιο και ο σίδηρος μπορούν να εξαχθούν χημικά από το σεληνιακό έδαφος για την κατασκευή ηλιακών κυττάρων. Ιχνοστοιχεία μπορούν να μεταφερθούν από τη Γη για ντόπινγκ των ηλιακών κυττάρων.
Εκτιμάται ότι ένα κιλό υλικών που μεταφέρεται από τη Γη στη Σελήνη θα αποδώσει 200 φορές περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια στη Γη σε σύγκριση με ένα κιλό ενός ηλιακού δορυφόρου.
Ωστόσο, η ιδέα έχει ορισμένους περιορισμούς.
Ιδιαίτερα, η Σελήνη έχει κύκλο ημέρας/νύχτας 28 ημερών, αναγκάζοντας μια τέτοια έννοια να βασίζεται σε μια σειρά εργοστασίων που καλύπτουν ολόκληρη την επιφάνεια της Σελήνης (ή διαστημικούς καθρέφτες) για συνεχή παραγωγή.
Ήλιο 3, Συγχώνευση και Ενεργειακά Συστήματα στη Σελήνη
Μια άλλη συζήτηση για το μέλλον της ενέργειας που αφορά τη Σελήνη είναι η αποθήκευσή της Helium‑3. Το πολύ σπάνιο στοιχείο στη Γη θα μπορούσε θεωρητικά να τροφοδοτήσει μια εξαιρετικά αποδοτική μορφή πυρηνικής σύντηξης.
Θεωρητικά, αυτό θα μπορούσε να κάνει την εξερεύνηση του διαστήματος και την εξόρυξη ένα κλειδί του μελλοντικού μας ενεργειακού εφοδιασμού. Στην πράξη, η σύντηξη βρίσκεται ακόμη σε πειραματικό στάδιο.
Παρόμοιες πηγές σπάνιων ισοτόπων υδρογόνου, ηλίου και άλλων στοιχείων, για παράδειγμα στους γίγαντες αερίου Δία και Κρόνο, θα μπορούσαν να παίξουν παρόμοιο ρόλο μακροπρόθεσμα.
Η Σελήνη θα μπορούσε επίσης να φανταστεί ως τοποθεσία για ένα ενδεχομένως επικίνδυνο αλλά εξαιρετικά παραγωγικό σύστημα ενέργειας (ιδιαίτερα πυρηνικό), αφαιρώντας την πιθανότητα καταστροφικής αποτυχίας από τη Γη. Ωστόσο, η απώλεια ενέργειας κατά την αποστολή πίσω μιας τέτοιας πηγής ενέργειας, καθώς και το κόστος κατασκευής στο διάστημα, μπορεί να την κάνουν μη κερδοφόρα.
Εταιρείες Ηλιακής Ενέργειας στο Διάστημα
1. Space Solar
Η Space Solar είναι μια βρετανική εταιρεία που επιδιώκει να αναπτύξει έναν δορυφόρο ηλιακής ενέργειας 2 GW, το CASSIOPeiA. Αυτό θα ήταν μακράν μία από τις μεγαλύτερες δομές που έχουν κατασκευάσει ποτέ οι άνθρωποι, καθιστώντας μερικά από τα ψηλότερα ουρανοξύστες μικρά σε σύγκριση.
Πηγή: Space Solar
Το CASSIOPeiA θα περιέχει 60 000 ηλιακά πάνελ, θα ζυγίζει 2 000 τόνους και θα περιπλανιέται σε γεωσυντονισμένο ύψος.
Η μετάδοση ενέργειας θα γίνεται χρησιμοποιώντας έναν μεταβαλλόμενο φάσμα φάσεων για την κατεύθυνση της δέσμης ενέργειας. Ο σταθμός στο έδαφος θα χρειάζεται διάμετρο 5 km. Η τεχνολογία δέσμης ενέργειας έχει ήδη αποδειχθεί στη Γη, με 30 kW ενέργειας. Αυτό επιτεύχθηκε χάρη στο HARRIER, the first 360° wireless power transmission requiring no moving part, a key factor for high reliability.
Η έννοια του δορυφόρου ενέργειας θα βασιζόταν σε 2 ηλιακούς αντανακλαστές που θα επιστρέφουν το ηλιακό φως στον κεντρικό συλλέκτη.
Πηγή: Space Solar
Το πρόγραμμα αναμένεται να κοστίσει £17 δισ. για την πρώτη έκδοση, με κόστος £3,6 δισ. για τις επόμενες επαναλήψεις. Αυτό το φέρνει στο ¼ του κόστους ενός ισοδύναμου πυρηνικού εργοστασίου 2 GW, μια δίκαιη σύγκριση, λαμβάνοντας υπόψη το προφίλ βάσης του εργοστασίου.
2. Reflect Orbital
Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η Reflect Orbital δεν επιδιώκει να παράγει ενέργεια στην τροχιά. Αντίθετα, η επιχείρηση στοχεύει να «πουλήσει» ηλιακό φως μετά το σκότος σε χερσαίες ηλιακές εταιρείες.
Με τιμές κορυφής συχνά ακριβώς μετά το ηλιοβασίλεμα, όταν οι άνθρωποι είναι σπίτι αλλά οι ανανεώσιμες πηγές εκτός λειτουργίας, αυτό μπορεί να είναι μια καλή στρατηγική. Επιπλέον, η δορυφορική ηλιακή δέσμη μπορεί να ανακατευθυνθεί εύκολα σε διαφορετικές τοποθεσίες, επιτρέποντας αρμπιτράζ μεταξύ διαφορετικών τιμών μεταξύ χωρών ή αντίξοου καιρού σε μια περιοχή.
Αυτό το καθιστά μια ενδιαφέρουσα εταιρεία για παρακολούθηση, σε περίπτωση που, πράγματι, η μετατροπή του ηλιακού φωτός σε ηλεκτρισμό, στη συνέχεια σε μικροκύματα, και πάλι σε ηλεκτρισμό, είναι πολύ αναποτελεσματική διαδικασία για να ανταγωνιστεί την χερσαία ηλιακή ενέργεια.
Προς το παρόν, η εταιρεία αναπτύσσει τους δορυφόρους της και συγκεντρώνει κεφάλαια. Για να εξηγήσουν καλύτερα την έννοια, έκαναν επίσης μια επίδειξη χρησιμοποιώντας ένα αερόστατο 3 km ύψος που έγινε viral.
Πηγή: Reflect Orbital
Η εταιρεία σκοπεύει να δοκιμάσει ένα πρωτότυπο μέχρι το 2025. Ο δορυφόρος θα ζυγίζει μόνο 35 λίβρες (16 kg) ο καθένας και θα είναι εξοπλισμένος με καθρέφτες μύλινου 33 πόδια επί 33 πόδια (9,9 μέτρα επί 9,9 μέτρα) σε μέγεθος, που θα ξεδιπλώνονται μόλις βρεθούν στην τροχιά.
Τα σχέδια της Reflect Orbital μπορεί να είναι λιγότερο υψηλής τεχνολογίας από ένα πλήρες δίκτυο διαστημικών ή σεληνιακών ηλιακών δορυφόρων. Αλλά ίσως αυτό να είναι ένα πλεονέκτημα, καθώς ουσιαστικά χρησιμοποιεί μόνο τεχνολογίες που είναι πλήρως γνωστές, με δημιουργικό τρόπο, που έχουν κυριαρχηθεί για δεκαετίες. Αυτό θα μπορούσε να μειώσει τον κίνδυνο του έργου.
