Een Zon die Nooit Ondergaat – De Grote Plannen van Reflect Orbital om de Zonne‑energie Op te Schudden

Solar Rising

Solar energy is becoming one of the world’s major power sources due to its natural abundance, “fuel-free” nature, and no carbon emission when operating (but some during production if the panels are not made with green energy).

Een belangrijke reden voor deze vooruitgang is de verbetering van fotovoltaïsche technologieën, met de snel stijgende efficiëntie van zonnepanelen. En er komt nog meer, met bifaciale panelen, perovskiet, dunne film cadmiumtelluride of quantumdots als mogelijke kandidaten om zonnepanelen verder te verbeteren.

Bron: Clean Energy Review

Dit is iets wat we uitgebreider bespraken in “The Solar Age – A Bright Future To Mankind.” Parallel aan de verbeterde efficiëntie daalden ook de productiekosten sterk, waardoor een perfecte omgeving ontstond om zonne-energie concurrerend te maken ten opzichte van fossiele brandstoffen.

Bron: News Channel 3

Toch heeft zonne-energie één belangrijke zwakte. Het kan ‘s nachts geen stroom produceren. Of, in elk geval, produceert het zeer weinig op bewolkte dagen.

Dit betekent dat zonne-energie alleen als belangrijkste energiebron voor de mensheid kan functioneren in combinatie met oplossingen om dit probleem te verlichten.

Momenteel worden twee hoofdopties overwogen: enorme batterijpakketten om stroom op te slaan voor de avond en zonneloze dagen, en langeafstandstransmissielijnen om energie vanuit zonnige gebieden en over tijdzones heen te transporteren.

Het probleem is dat beide opties tamelijk duur en hulpbronnenintensief zijn.

Daarom wordt een andere mogelijkheid besproken: Het opvangen van zonne-energie waar het 24/7 schijnt en nooit door het weer wordt beïnvloed, direct vanuit de baan van de aarde.

Orbital Solar

Wat de ruimte‑zonneconcepten van vandaag en de nabije toekomst potentieel haalbaar maakt, is de enorme daling van de kosten om materiaal in een baan te lanceren. Dit werd voornamelijk gedreven door de uitvinding van herbruikbare raketten door Elon Musk’s SpaceX (SPCX ), die de kosten al met een factor 10 heeft verlaagd en dit mogelijk opnieuw zal doen in de nabije toekomst.

Bron: Ark Invest

Power Satellites

Al lange tijd was de belangrijkste strategie om fotovoltaïsche panelen in grote satellietarrays te installeren en de stroom terug naar het oppervlak te stralen met microgolven (die niet door wolken worden geabsorbeerd).

Bron: ESA – European Space Agency

Het probleem met die strategie is dat hij tamelijk complex is vergeleken met grondgebonden zonne‑energie:

• Grondgebonden: zonlicht verzamelen → gelijkstroom omzetten naar wisselstroom → stroom naar het net sturen.
• Ruimtegebaseerd: zonlicht verzamelen → microgolven omzetten → microgolven terug omzetten naar elektriciteit → gelijkstroom omzetten naar wisselstroom → stroom naar het net sturen.

Deze vele extra stappen vereisen meer apparatuur en dus meer gewicht om in een baan te brengen. Het betekent ook dat er bij elke conversiestap tussen zonlicht, stroom en microgolven energie verloren gaat.

Hoewel het zonlicht in een baan sterker en ononderbroken is, kunnen de extra verliezen en de kosten van de apparatuur de orbitale zonne‑energie niet veel goedkoper maken dan de grondgebonden variant, zelfs als het betrouwbaarder is.

Selling Sunlight?

Een andere benadering wordt overwogen door een startup genaamd Reflect Orbital.

Het idee is om de stap van het in een baan brengen van zonnepanelen en microgolfzenders over te slaan. En in plaats daarvan een gigantische spiegel in een baan te plaatsen die het zonlicht naar de aarde weerkaatst.

Bron: Reflect Orbital

Zo’n methode werd al in 1990 getest door het Russische ruimteprogramma, dus we weten dat het technisch werkt. Het beperkte budget in het post‑Sovjet Rusland, de nog steeds dure zonneparken en de kosten van een orbitale lancering destijds maakten het destijds niet commercieel levensvatbaar.

Dit concept heeft een paar belangrijke voordelen ten opzichte van “traditionele” orbitale zonne‑ontwerpen:

• Kracht‑satellieten zullen onvermijdelijk na verloop van tijd degraderen. En in tegenstelling tot zonnepanelen op aarde is er momenteel geen realistisch recyclingpad, wat betekent dat dure en complexe machines volledig verloren gaan aan het einde van hun levensduur.
• Ruimtespiegels kunnen worden gemaakt van eenvoudig, dun metalen folie, wat veel lichter is dan fotovoltaïsche zonnepanelen. Dit zou de lanceerkosten drastisch verlagen.

In de praktijk zou Reflect Orbital “zonlicht verkopen” aan grondgebonden zonneparken zodat ze kunnen blijven produceren na het donker, wanneer de elektriciteitsprijzen het hoogst zijn.

Het bedrijf heeft al een demonstratie van het concept uitgevoerd met een heteluchtballon, deels als marketingactie om het concept te illustreren meer dan als een echt prototype, dat een daadwerkelijke satelliet in een baan zou vereisen.

How Serious Is It?

Team

De mede‑oprichter en CEO van het bedrijf is Ben Novak. Als eerstejaarsstudent leidde hij SpaceX‑projecten die de voortstuwingscomponenten van Crew Dragon valideerden en werkte later opnieuw bij SpaceX.

De CTO is Tristan Semmelhack, die de jongste ingenieur was bij Zipline, ’s werelds toonaangevende dronebezorgingsbedrijf.

Misschien nog crucialer voor het potentiële succes van het toekomstige prototype is Robert Salazar, de Heliostat Ontwerp Engineer. Hij werkte aan het ontwerp van het Starshade’s Optical Shield bij NASA’s Jet Propulsion Laboratory; Robert ging vervolgens ontwerpen van ultralichte inzetbare heliostaten voor het Transformers for Lunar Extreme Environments project.

Bron: NASA

Al met al lijkt het team serieuze technische referenties te hebben op het gebied van ruimteprojecten en ruimtemirrors. Het is niet alleen een marketingteam met een gek idee.

En we kunnen aannemen dat Novak’s ervaring bij SpaceX kan helpen om in de toekomst toegang tot de lanceervoertuigen van het bedrijf veilig te stellen.

Technical Feasibility

Zoals eerder gezegd, is deze technologie al in de jaren 90 getest, dus we weten dat het kan werken. Het kan veel onderzoek hergebruiken dat in de loop der jaren is gedaan over zonnezeilen, opblaasbare antennes en origami‑vouwen om de efficiëntie van de lancering van zonnepanelen en reflecterende folie te maximaliseren.

In het algemeen is het relatief eenvoudig om ultralichte reflecterende oppervlakken voor de ruimte te maken, althans zo ver als ruimteapparatuur ooit “eenvoudig” kan worden genoemd. Vanaf de grond zouden de reflectoren eruitzien als “mini‑zonnen”.

Bron: University Of Glasgow

In een studie uit 2022 getiteld “Enhancing solar energy generation and usage: Orbiting solar reflectors as an alternative to energy storage,” werd aangenomen dat de reflectoren bestaan uit een constellatie van dertig reflectoren van elk 1 km in diameter, waarbij elke reflector een levensduur van 20 jaar heeft en ongeveer 7860 kg weegt.

De inkoopkosten zouden $375 per kg bedragen, of $3 M per reflector en $90 M voor de hele constellatie. Dit zou voldoende zijn om extra verlichting ter waarde van 100 MWh aan stroomopwekking te genereren.

Economic Viability

In dezelfde studie gebruikten de wetenschappers vervolgens een lanceerkost van $1400 per kg, of de kosten voor de Falcon Heavy satellietlancering in 2018. Het is vermeldenswaard dat tegen 2023 deze lanceerkost al onder de $1 000 drempel is gedaald, en dat nog vóór de komst van SpaceX Starship, die veel groter en in theorie ook veel goedkoper is.

In deze analyse berekenen de onderzoekers dat onder de huidige omstandigheden het project geen geld zou genereren. Ze berekenden zelfs de lanceerkosten die nodig zijn voor orbitale spiegels om break‑even te bereiken onder verschillende marktomstandigheden:

Marktomstand 1 heeft relatief stabiele elektriciteitsprijzen gedurende de dag, met India als voorbeeld. In dit geval moeten de lanceerkosten voor break‑even $257 per kg zijn.

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

Marktomstand 2 heeft extreme prijsvariatie tussen momenten van de dag, met Californië als voorbeeld. In dit geval moeten de lanceerkosten voor break‑even “slechts” $558 per kg zijn.

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

Potential Applications

First Marketing Demonstration

Het bedrijf bespreekt op zijn website de mogelijkheid om “een lichtplek te reserveren” voor 4 min over 5 km, met beperkte beschikbaarheid vanaf Q4 2025.

Dit zou worden bereikt met satellieten die elk slechts 35 pond (16 kg) wegen en uitgerust zijn met Mylar‑spiegels van 33 ft bij 33 ft (9,9 m bij 9,9 m) die in de baan worden uitgeklapt.

In de meeste gevallen zou het toch meer een demonstratie‑ en promotietool zijn dan gericht op stroomopwekking, met een sterk argument dat zo’n toepassing inderdaad viraal kan gaan, met de mogelijkheid om ’s nachts zonlicht op te vragen met een klik op een smartphone‑app.

Solar Power Generation

De eerste en meest voor de hand liggende toepassing zou zijn om licht te sturen naar grootschalige zonneparken, vooral op de elektriciteitsmarkt met zeer hoge piekprijzen in de avond. Elke ruimte‑zonne‑energiebedrijf zal zorgvuldig zijn markt moeten selecteren, rekening houdend met de groeiende concurrentie van steeds goedkopere batterijpakketten.

Een andere praktische overweging is het kiezen van de juiste baan, met zoveel mogelijk klanten in de baan van de satellieten en hun mogelijke reflectiedoel.

Een andere mogelijke gebruikstoepassing zou zijn om de zonne‑intensiteit die op zonneparken in noordelijke breedtegraden valt te verhogen. Bijvoorbeeld, zonneparken in Canada of Scandinavië zouden kunnen profiteren van extra licht om hun maximale capaciteit te bereiken, vooral in de winter wanneer de vraag naar stroom hoog is en de intensiteit van de zon het laagst is.

Artificial City Light

Een andere overweging zou kunnen zijn om stadsverlichting te bieden aan grote stedelijke centra.

Echter, dit is mogelijk niet concurrerend met eenvoudiger te bedienen lantaarnpalen met geïntegreerde zonnecellen en batterijen.

Farming

Een andere activiteit die licht vereist is landbouw via fotosynthese van planten. Orbital verlichting zou mogelijk extra licht kunnen bieden voor grootschalige landbouwoperaties die momenteel LED‑lichten in hun kassen gebruiken.

Dit zou alleen werken voor de grootste boerderijen, maar kan zinvol zijn voor sommige regio’s met enorme kasinstallaties, zoals bijvoorbeeld Nederland of het zuiden van Spanje.

Een andere optie zou kunnen zijn om noordelijke regio’s in de winter te verlichten, waar het groeiseizoen zeer kort is. Dit kan ook, in het algemeen, een optie zijn voor de satelliet om het gereflecteerde licht te verkopen in gebieden zonder voldoende vraag van zonneparken.

Orbital Mirrors Limitations

Naast technische en economische overwegingen hebben orbitale spiegels ook hun critici.

Eén probleem dat ze kunnen veroorzaken is nog meer lichtvervuiling dan we vandaag ervaren. Vooral als het een massaal geadopteerde oplossing wordt om de piekvraag naar elektriciteit wereldwijd te beheersen. Op de lange termijn zou dit de aardse astronomie volledig onmogelijk kunnen maken.

Een ander potentieel probleem is de verstoring van natuurlijke ecosystemen. We weten al dat lichtvervuiling van stadsverlichting nachtdieren, migratiepatronen en insectenpopulaties kan verstoren. Dus kunnen de ruimte‑spiegels van Reflect Orbital dit mogelijk verergeren.

Investing In Solar Power

De productie van zonne‑energie groeit constant met een dubbelcijferig tempo en zal een belangrijke drijfveer zijn om de economie te decarboniseren. Het heeft echter nog een lange weg te gaan, aangezien het overgrote deel van onze wereldwijde elektriciteitsproductie en nog meer totale energie afkomstig is van fossiele brandstoffen.

In de loop der jaren is het een sector geworden die de grootste bedrijven beloont, waarbij schaalvoordelen een cruciale factor zijn om winst te genereren in een zeer competitieve omgeving. Met uiteraard nieuwe technologieën als potentiële verstorers van gevestigde polysilicium panelfabrikanten.

Zonne‑spiegels zouden zonne‑energie nog aantrekkelijker kunnen maken door niet alleen het probleem van piekprijzen in de avonden op te lossen, maar ook de productie van bestaande zonneparken te verbeteren, waardoor ze winstgevender worden door het aantal uren waarin ze produceren te verhogen.

U kunt in zonnebedrijven investeren via vele brokers, en u kunt hier, op securities.io, onze aanbevelingen vinden voor de beste brokers in de VS, Canada, Australië, het VK, en vele andere landen.

Als u niet geïnteresseerd bent in het selecteren van specifieke zonnebedrijven, kunt u ook kijken naar ETF’s zoals Global X Solar ETF (RAYS), Invesco Solar ETF (TAN), of Global X China Clean Energy ETF (2809.HK) die een meer gediversifieerde blootstelling bieden om te profiteren van de zonne‑ en schone‑energiesector.

U kunt ook ons artikel lezen over de “Top 10 Solar Power Stocks om in te Investeren”.

Solar & Space Companies

1. Rocket Lab

Rocket Lab (RKLB ) is een van de meest serieuze concurrenten op de markt voor herbruikbare raketten. Het bedrijf richtte zich aanvankelijk op kleine raketten, met het Electron lanceersysteem (320 kg payload), dat geleidelijk wordt omgevormd tot een gedeeltelijk herbruikbare raket. Tot nu toe heeft Electron 177 satellieten in 44 lanceringen ingezet.

Later kijkt Rocket Lab naar het creëren van een middelgrote herbruikbare raket, de Neutron, vergelijkbaar met Falcon 9 (8 000 kg naar LEO in volledig herbruikbare modus, 1 500 kg naar Mars of Venus). De Neutron zal worden aangedreven door een methaan‑brandende raketmotor (zoals Starship), die de trend lijkt te worden voor de volgende generatie raketten.

Het bedrijf is opmerkelijk vanwege zijn volledig verticaal geïntegreerde satellietproductieproces, waardoor het kosten en ontwerpsnelheid kan optimaliseren. Dit heeft geresulteerd in meerdere contracten met NASA & de Amerikaanse overheid, waaronder een militair satellietcontract van $515M. En een civiel contract van $143M voor Globalstar.

Rocket Lab is ook een grote fabrikant van zonnepanelen voor satellieten na de overname van SolAero Technologies in 2022, met meer dan 1000 satellieten die door deze panelen worden aangedreven, en in totaal 4 MW zonnecellen geproduceerd.

Bron: Rocket Lab

Voorlopig is het lanceersysteem afhankelijk van externe leveranciers, maar een reeks strategische overnames zou dat moeten veranderen, door de verticale integratie die al in satellietontwerp en -productie is bereikt, te repliceren in het lanceersysteem.

Het bedrijf kijkt ook naar de mogelijkheid van een telecom LEO‑constellatie om terugkerende inkomsten te genereren. Het draagt ook bij aan onderzoek naar productie in de ruimte met Varda Space Industries en inspectie van orbitale rommel.

Terwijl SpaceX Elon Musk’s zakelijke talent had om de technologie vanaf nul te ontwikkelen, gebruikte Rocket Lab een mix van R&D en overnames om de benodigde technologie verticaal te integreren. Dit is zeer succesvol gebleken in satellietproductie, en ze zoeken nu deze strategie te repliceren voor herbruikbare raketten.

Gelet op de bestaande cashflow uit satellietproductie & de Electron‑successen, is Rocket Lab een goede kandidaat om SpaceX in te halen, althans tot massadrivers en andere infrastructuren over enkele decennia zijn gebouwd.

2. JinkoSolar Holding Co., Ltd.

Jinko is een van de grootste zonnepaneelfabrikanten ter wereld, en is voornamelijk gevestigd in China. Om tarieven te vermijden, diversifieert het bedrijf zijn productiebasis, met silicium wafer productie in Vietnam en zonnecelproductie in Maleisië en de VS.

Bron: Jinko Solar

In elk geval is het bedrijf niet sterk blootgesteld aan westerse markten, met China, Azië‑Pacific (APAC) en opkomende markten die het grootste deel van de bedrijfsactiviteiten uitmaken.

Bron: Jinko Solar

Jinko heeft in de geschiedenis van het bedrijf 230 GW aan zonnecellen geleverd en 20 GW in Q1 2024, een stijging ten opzichte van 14,5 GW een jaar geleden.

Dit maakt Jinko de #1 in de fotovoltaïsche industrie.

Jinko’s meest geavanceerde zonnecel, de N‑type, behaalt een opmerkelijk hoge energie‑efficiëntie van 25,8%. Het biedt ook bifaciale panelen.

In 2023 nam de N‑type het grootste deel van Jinko’s verkoop over, goed voor 80 % van alle leveringen, met extra capaciteit afkomstig van de 56 GW productievestiging die naar verwachting tegen eind 2024 op volle snelheid draait om tegen het einde van het jaar 90 % van de leveringen te vormen.

De totale productiecapaciteit wordt verwacht 120‑130 GW te bereiken, of bijna de helft van de cumulatieve productie van het bedrijf in de gehele geschiedenis.

Met het oog op een groenere productprofiel heeft Jinko Solar ook NeoGreen gelanceerd, het eerste N‑type zonnepaneel dat volledig met hernieuwbare energie is geproduceerd (in plaats van kolen, die vaak in China worden gebruikt).

Jinko’s ultra‑agressieve groei in productiecapaciteit weerspiegelt het vertrouwen van het bedrijf in zijn N‑type technologie en de ambitie om de exportmarkten van Azië, Afrika en Zuid‑Amerika te veroveren.

En het algemene vooruitzicht dat zonne‑energie de energiesystemen van de wereld overneemt, inclusief mogelijk zonne‑spiegels, waardoor de winstgevendheid nog verder wordt verhoogd.