Van Sci-Fi tot de Hemel: Zijn Baanbrekende Zonnepanelen een Goed Idee?

Stel je voor dat je de kracht van de zon benut, niet alleen vanaf de aarde maar vanuit de ruimte zelf. Dat is de essentie van Space Solar Power (SSP). 

Het is een geavanceerd concept waarbij zonne-energie wordt verzameld in de uitgestrektheid van de ruimte en vervolgens naar de aarde wordt gezonden. Deze methode omzeilt aardse beperkingen zoals nacht en weersomstandigheden, waardoor een constante, onbelemmerde stroom van zonne-energie wordt gegarandeerd. 

Hoewel het als een futuristisch idee kan klinken, zijn de fundamentele principes achter SSP even tijdloos als de zon zelf.

Om space solar power te definiëren: het is een bron van schone energie waarbij energie die in de ruimte van zonlicht wordt verzameld, draadloos naar de aarde wordt overgebracht. 

De Zon, met een geschatte levensduur van 4-5 miljard jaar, biedt een werkelijk langetermijnoplossing voor energie. Bovendien stoot Space Solar Power geen broeikasgassen uit en is het niet afhankelijk van steeds schaarser wordende zoetwatervoorraden, waardevol landbouwgrond, of meststoffen afgeleid van aardgas. 

Het produceert ook geen gevaarlijk afval en, in contrast met traditionele zonne-energieoplossingen, blijft het onaangedaan door bewolking, daglichtvariaties of windsnelheid.

De kansen die Space Solar Power ons biedt, hebben vele organisaties geïnspireerd om er oplossingen omheen te bouwen. Enkele prominente spelers op de markt voor ruimtegebaseerde zonne-energie zijn onder andere 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 en meer. 

Maar voordat we dieper ingaan op hoe deze bedrijven en hun oplossingen werken, laten we eerst bekijken wat ruimtegebaseerde zonne-energiesystemen zijn en waarom ze als levensvatbaar worden beschouwd voor de productie van schone, hernieuwbare energie. 

Klik hier voor de lijst van de tien beste zonne-aktiën.

De wetenschap achter ruimtegebaseerde zonne-energiesystemen

Studies tonen aan dat de aarde elk uur meer zonne-energie ontvangt dan de mensheid in een heel jaar verbruikt. Interessant genoeg weerkaatst de atmosfeer van de aarde ongeveer 30% van deze zonne-energie terug naar de ruimte. 

Space solar power-generatiesystemen benutten de overvloedige zonne-energie die anders verloren gaat in de ruimte, onaangeroerd. Uiteindelijk maakt het ontbreken van atmosferische interferenties zoals wolken en de constante blootstelling aan zonlicht zonder onderbreking door de nacht deze satellietgebaseerde systemen uitzonderlijk efficiënt. Ze kunnen aanzienlijk meer energie opvangen en terugzenden naar de aarde dan traditionele zonnepanelen.

In deze ruimtegebaseerde zonne-energieopvang- en transmissiesystemen beschikken satellieten uitgerust met panelen ook over energie-transmissiecapaciteiten. Ze gebruiken grote spiegels om enorme hoeveelheden zonnestralen te concentreren op kleinere zonnecollector­en. Deze hoogintensieve, onafgebroken zonne‑straling wordt vervolgens draadloos en veilig in een gecontroleerde manier naar de aarde gezonden.

De levensvatbaarheid van Space Solar Power: Technische innovaties

De transmissie van ruimte‑zonne‑energie is levensvatbaar geworden dankzij de recente technische innovaties. Er zijn twee soorten transmissiesystemen. 

De eerste zijn de microgolf‑transmitterende zonnasatellieten, terwijl de andere laser‑transmitterende zonnasatellieten zijn. In microgolf‑transmitterende satellieten wordt het zonlicht van de grote spiegels naar het centrum van de satelliet gereflecteerd, waar het wordt omgezet in onafgebroken microgolfenergie die naar de aarde wordt gezonden. 

Overgaand naar het tweede type, de laser‑transmitterende satellieten, gebruiken, zoals de naam al aangeeft, lasers in plaats van microgolfstralen. Deze satellieten opereren doorgaans in groepen met andere kleinere satellieten, vanwege hun kleinere omvang.

Wat de economische levensvatbaarheid van deze twee opstellingen betreft, hebben laser‑zonnasatellieten relatief lage opstartkosten, variërend van US$500 miljoen tot US$1 miljard. De kleinere diameter van de laserstraal maakt het eenvoudig en goedkoop om op de grond te implementeren. 

Echter, microgolf‑zonnasatellieten dienen het doel wanneer het gaat om het opvangen en overbrengen van stabiele, onafgebroken energie door regen, wolken en andere atmosferische omstandigheden. Ze kunnen meer dan 1 gigawatt energie leveren aan hun terrestrische ontvanger, wat voldoende is om een grote stad van stroom te voorzien. 

Bij het bespreken van al deze vooruitgangen mogen we nooit vergeten dat deze technologische wonderen niet in één dag zijn bereikt. Het omvat een lange traditie van wetenschappelijk en technologisch onderzoek. Om het toekomstige potentieel van space solar power te begrijpen, moeten we het in context plaatsen. 

Evolutie van het Space Solar-concept: Van ontstaan tot huidige staat

Jaren 1970:

• Space solar power-concepten begonnen te worden bestudeerd in de Verenigde Staten.

Jaren 1980:

• Azië begon ruimte‑zonne‑energieconcepten te bestuderen.

Eind jaren 1990 – begin jaren 2000:

• 1998: De Space Solar Power Concept Definition Study identificeert geloofwaardige, commercieel levensvatbare ruimte‑zonne‑energieconcepten en de bijbehorende technische en programmatische risico’s.

• 1998: Het Japanse ruimteagentschap ontwikkelt een ruimte‑zonne‑energiesysteem, dat nog steeds actief is.

• 1999: NASA start het Space Solar Power Exploratory Research and Technology Program.

Begin 2010 tot 2020

• 2010: De Indian Space Research Organization begint met de basis voor ruimte‑zonne‑energie.

• 2012: China stelt een gezamenlijke ontwikkeling van ruimte‑zonne‑energie met India voor.

• 2015: Caltech en Northrop Grumman Corporation richtten het Space Solar Power Initiative op, waarbij ongeveer US$17,5 miljoen over drie jaar werd toegewezen voor de ontwikkeling van een ruimtegebaseerd zonne‑energiesysteem.

Jaren 2020

• 2022: Het Verenigd Koninkrijk kondigt zijn Space Energy Initiative aan, met als doel om halverwege de jaren 2040 zijn eerste ruimte‑energie‑station te lanceren en 30% van de elektriciteitsvraag uit deze bron te halen.

• 2022: Het European Space Agency kondigt het Solaris-programma aan, met plannen om vanaf 2030 Solar Power Satellieten te exploiteren.

• 2023: CalTech’s Space Solar Power Demonstrator (SSPD-1) zendt met succes detecteerbare energie naar de aarde.

Gedurende deze jaren hebben verschillende nationale overheden, universitaire onderzoeksgroepen en staatsgefinancierde organisaties de infrastructuur en mogelijkheden van ruimte‑zonne‑energie onderzocht.

Significante bijdragen zijn ook geleverd door bedrijven en ondernemingen zoals Northrop Grumman, Airbus en Solaren Corporation bij de ontwikkeling van deze transformerende energiebron.

Hoewel veel van deze Space Solar-programma’s afkomstig zijn van nationale overheden, universitaire onderzoeksgroepen en staatsgefinancierde autonome organisaties, hebben bedrijven en ondernemingen zoals Northrop Grumman, Airbus en Solaren Corporation cruciale rollen gespeeld bij het benutten van deze transformerende energiebron. 

Bedrijven met transformerende Space Solar Power-initiatieven

1. Northrop Grumman

Het in Baltimore, Maryland gevestigde bedrijf Northrop Grumman’s Space Solar Power Incremental Demonstrations and Research (SSPIDR) Projectteam werkt eraan om de transmissie van zonne‑energie vanuit de ruimte naar elke locatie op aarde werkelijkheid te maken. 

Het project heeft als doel om gebruik te maken van op‑baan, zeer efficiënte fotovoltaïsche cellen om zonne‑energie te verzamelen en om te zetten in radiofrequentie‑energie (RF) die naar een ontvangstation op aarde wordt gezonden. 

Het bedrijf is een leider geweest in het ontwikkelen van kant‑klaar zonne‑array‑systemen geschikt voor de ruimte. Zijn fotovoltaïsche subassemblages bevatten de nieuwste technologieën voor lassen of solderen met robotautomatisering, waarbij zonnecellen worden verbonden in circuits tot een lengte van zes voet. 

Zijn Covered Interconnected Cells bieden integratie van zonnecellen en afdekglas voor CIC‑assemblages. 

Het vervaardigt ook zonnecel‑strings, weerstandsvleugel‑isolatie‑bordassemblages voor de meest extreme omgevingen in de ruimte, volledig temperatuurbereik (-185 tot >300 graden C), platina‑weerstandsthermometers en meer. 

Deze innovaties hebben Space Solar Power-initiatieven geholpen om sneller vooruit te gaan en hun potentieel te realiseren. 

In 2022, Northrop Grumman registreerde een omzet van US$36,6 miljard en noteerde een transaction‑adjusted winst per aandeel van US$25,54. De nettowinst van het bedrijf bedroeg bijna US$5 miljard in FY 2022. 

2. Airbus

Een ander bedrijf dat uitblonk op dit gebied was Airbus. Zijn power‑beaming‑oplossingen streven ernaar Europa onafhankelijker toegang te geven tot meer hernieuwbare energie, met nieuwe energienetwerken in de lucht die een onafhankelijke en duurzame energievoorziening 24 uur per dag bieden. De eerste operationele Power Beaming‑prototypes van Airbus zouden begin jaren 2030 in gebruik kunnen zijn.

Bovendien is Airbus ook een toonaangevende Europese fabrikant van zonne‑arrays, fotovoltaïsche assemblages en zonnecel‑assemblages voor institutionele en commerciële toepassingen. Het heeft stroomconditionerings‑ en distributie‑eenheden voor satellieten vervaardigd. Het levert ook elektrische voortstuwingssystemen en een reeks elektronica voor elektrische voortstuwing, inclusief vermogensregeling‑ en verwerkingsunits die nodig zijn in ruimte‑zonne‑systemen.

Airbus werkt ook aan de ontwikkeling van geavanceerde fotovoltaïsche zonnepanelen die lichter, flexibeler en in staat zijn meer energie op hun oppervlak te vangen. Zijn vlaggenschipprogramma, Zephyr, is een hoogvliegend pseudo‑satelliet dat uitsluitend door zonne‑energie wordt aangedreven. 

Al deze bijdragen dragen aanzienlijk bij aan het versneld vooruitbrengen van de Space Solar Power‑doelstelling met verbeterde efficiëntie. 

In FY 2022, Airbus noteerde een omzet van 58,8 miljard euro, met een aangepaste EBIT van 5,6 miljard euro. De vrije kasstroom vóór M&A en klantfinanciering bedroeg 4,7 miljard euro. Het bedrijf stelde een dividend voor van 1,80 euro per aandeel.

3. Solaren Corporation

Een opkomende innovator op dit gebied, Solaren Corporation, heeft methoden ontwikkeld om kosteneffectieve, emissievrije elektriciteit vanuit de ruimte te verzenden. 

In de komende tien jaar zal Solaren de eerste SSP‑installatie ontwikkelen, lanceren en exploiteren en elektriciteit verkopen. Solaren heeft ook geavanceerde SSP‑systeempatenten verworven in landen zoals de Verenigde Staten, de Europese Unie, China, Japan, India, Canada en de Federatie van Rusland.

De Space Solar Power‑oplossingen van Solaren hebben vele voordelen. Ze omvatten een schone baseload‑elektriciteitsvoorziening 24/7, die kosteneffectief, emissievrij en vrij van nucleaire straling is. Ze vereisen ook geen water voor thermische koeling, waardoor de kans dat oceanen, rivieren en meren opwarmen wordt geëlimineerd. 

De Space Solar Power‑oplossing van Solaren bestaat uit twee componenten: de Solar Power Satellite en het Ground Receive Station. De satelliet maakt gebruik van zonne‑arrays en RF‑array/antenne om te vangen en te verzenden. Het Ground Receive Station ontvangt de verzonden energie via zijn ontvangstantennes. 

In juli 2023 kondigde Solaren de succesvolle afronding van zijn laatste financieringsronde aan, geleid door Skyseed Ventures. Solaren haalde $2,46 miljoen op in die ronde. 

Globale impact en levensvatbaarheid van Space Solar Power

De opkomst van zeer geavanceerde technologieën rond ruimtegebaseerde zonne‑energiesystemen heeft geholpen ruimtevoertuigen, satellieten, rovers en andere ruimte‑infrastructuur van stroom te voorzien. Zonne‑energie vanuit de ruimte kan deze systemen gedurende langere periodes laten werken zonder de noodzaak van frequente navulling vanuit boord‑energiebronnen.

De innovaties hebben de kosten voor de ontwikkeling van herbruikbare raketten verlaagd, waardoor de uitgaven voor het lanceren van apparatuur in de ruimte zijn verminderd. De onderhoudskosten van de ruimtegebaseerde zonne‑energie‑opvang‑ en transmissie‑architectuur zijn eveneens gedaald. Een toenemend gebruik van robotica en automatisering zal een cruciale rol spelen bij het verder verlagen van de kosten en het verhogen van de efficiëntie. 

Volgens schattingen domineert Noord-Amerika de ruimte met bijna twee vijfde van de wereldwijde omzet die uit de regio wordt gegenereerd. Echter, wat betreft toekomstige groeimotoren, hebben China en India een groot potentieel. 

Uitdagingen om te overwinnen

In de toekomst zullen space solar power‑oplossingen enkele cruciale knelpunten moeten overwinnen. Een daarvan is het bereiken van de perfecte balans tussen productiekosten en prestaties. De minder kostbare laser‑transmitterende oplossingen lijden onder de lage vermogens van elke satelliet, waardoor meerdere satellieten nodig zijn om een merkbare impact te hebben. De duurdere microgolf‑transmitterende oplossingen kunnen daarentegen tientallen miljarden dollars aan lanceerkosten met zich meebrengen.

Laser‑transmitterende oplossingen, hoewel innovatief, kunnen veiligheidsgerelateerde uitdagingen met zich meebrengen, zoals verblinding en mogelijke wapenisering. Aan de andere kant, microgolf‑transmitterende oplossingen, hoewel ze deze specifieke veiligheidszorgen vermijden, vereisen veel ruimte, waardoor terrestrische ontvangers enkele kilometers in diameter moeten zijn.

Laser‑transmitterende satellieten ondervinden ook de gevolgen van atmosferische onregelmatigheden zoals zware wolken of regen. De microgolf‑transmitterende oplossingen, vanwege hun vereiste afstand van de aarde, zijn praktisch onmogelijk te repareren. 

Al deze problemen moeten zorgvuldig worden aangepakt en opgelost. De grootte van de satellieten en terrestrische ontvangers moet drastisch worden verkleind zonder dat hun energie‑vangst- en transmissiecapaciteiten worden verminderd. 

De kosten moeten gematigd zijn zodat ontwikkelingslanden meer vertrouwen hebben in het testen en uitproberen van deze technologieën. Reparatievoorzieningen moeten krachtiger worden opgezet, en de oplossingen moeten onafhankelijk worden van het heersende weer in hun prestaties. 

Een veelbelovende weg vooruit

Met grote beursgenoteerde bedrijven die zwaar investeren in de productie van Space Solar Power‑producten en -oplossingen, ziet de weg vooruit er veelbelovend uit. Innovatie zal floreren en het systeem zal efficiënter en optimaler worden. 

Uiteindelijk is de drijvende kracht achter Space Solar Power-missies wereldwijd de grotere doelstelling om duurzaamheid voor de planeet te bereiken via hernieuwbare energie. 

Bij het bereiken van zijn volledige potentieel zou Space Solar Power elektriciteit aan elk land kunnen leveren tegen dezelfde kosten, zonder dat er nieuwe uitgaven nodig zijn voor de aanleg van langeafstandstransmissielijnen. 

Analisten geloven dat Space Solar Power meer dan 250.000 permanente high‑tech banen kan creëren in de komende twee decennia. In werkelijkheid zou dit aantal zelfs nog groter kunnen zijn. 

Daarom zullen space solar power‑oplossingen een groter aandeel blijven innemen van de bestaande wereldwijde elektriciteitsmarkt van US$2 biljoen. Met een groeiende reikwijdte zullen steeds meer oplossing‑aanbieders zich op de SSP‑baan begeven. Het zal een economisch levensvatbare manier worden om de energie‑uitdagingen waarmee de planeet vandaag wordt geconfronteerd op te lossen. 

Klik hier voor de lijst van de beste duurzame energie‑aandelen.