En sol som aldri går ned – Reflect Orbitals store planer for å revolusjonere solenergi

Soloppgang

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).

Hovedårsaken til denne fremgangen har vært forbedringen av fotovoltaisk teknologi, med den raskt økende effektiviteten til solcellepaneler. Og det er mer på vei, med bifasiale paneler, perovskitt, tynnfilm kadmiumtellurid eller kvanteprikker som alle er kandidater for å forbedre solpaneler ytterligere.

Kilde: Clean Energy Review

Dette er noe vi diskuterte i mer detalj i «The Solar Age – A Bright Future To Mankind». Parallelt med forbedret effektivitet har produksjonskostnadene også falt kraftig, noe som skaper det perfekte miljøet for å gjøre sol konkurransedyktig mot fossile brensler.

Kilde: News Channel 3

Likevel lider solenergi av en viktig svakhet. Den kan ikke produsere strøm om natten. Eller, for den saks skyld, den produserer svært lite på overskyede dager.

Dette betyr at solenergi kun kan fungere som menneskehetens hovedkraftkilde i kombinasjon med løsninger som avhjelper dette problemet.

For øyeblikket er de to hovedalternativene som vurderes massive batteripakker for å lagre strøm til kvelder og solfrie dager, samt langdistansestrømledninger for å transportere energi fra solrike områder over tidssoner.

Problemet er at begge alternativene er ganske dyre og ressurskrevende.

Dette er grunnen til at en annen mulighet diskuteres: Å fange solenergi der den skinner 24/7 og aldri påvirkes av været, direkte fra Jordens bane.

Orbital Sol

Det som gjør dagens og den nærmeste fremtidens romsolkonsepter potensielt levedyktige, er den kraftige kostnadsnedgangen for å sende materiale til bane. Dette skyldes hovedsakelig oppfinnelsen av gjenbrukbare raketter av Elon Musks SpaceX, som allerede har redusert kostnadene med en faktor på 10 og kan gjøre det igjen i nær fremtid.

Kilde: Ark Invest

Kraftsatellitter

I mange år var hovedstrategien å installere fotovoltaiske paneler i store satellittarrayer og sende tilbake kraft til jordoverflaten med mikrobølger (som ikke absorberes av skyer).

Kilde: ESA – European Space Agency

Problemet med den strategien er at den er ganske kompleks sammenlignet med jordbasert sol:

• Jordbasert: samle sollys → konvertere DC til AC → sende strøm inn i nettet.
• Rombasert: samle sollys → konvertere til mikrobølger → konvertere mikrobølger tilbake til elektrisitet → konvertere DC til AC → sende strøm inn i nettet.

Disse mange ekstra trinnene krever mer utstyr og dermed mer vekt å sende inn i bane. Det betyr også at noe energi går tapt ved hvert konverteringstrinn mellom sollys, kraft og mikrobølger.

Så selv om sollyset er sterkere og uavbrutt i bane, kan de ekstra tapene og utstyrskostnadene gjøre orbital sol ikke så mye billigere enn jordbasert, selv om det er mer pålitelig.

Selge sollys?

En annen tilnærming vurderes av oppstartsbedriften Reflect Orbital.

Ideén er å hoppe over trinnet med å bringe solpaneler og mikrobølgesendere inn i bane. I stedet bare sette en gigantisk speil i bane som reflekterer sollyset ned til jorden.

Kilde: Reflect Orbital

En slik metode ble allerede testet av det russiske romprogrammet i 1990, så vi vet at den fungerer teknisk. Kort finansiering i det post-sovjetiske Russland, fortsatt dyre solfarmer, og kostnaden for orbital oppskyting den gangen gjorde den kommersielt uholdbar på den tiden.

Konseptet har noen få viktige fordeler sammenlignet med «tradisjonelle» orbitalsoldesign:

• Kraftsatellitter vil nødvendigvis forringes over tid. Og i motsetning til solpaneler på jorden finnes det foreløpig ingen realistisk måte å resirkulere dem på, noe som betyr at dyrt og komplekst maskineri blir fullstendig bortkastet ved slutten av sin levetid.
• Romspeil kan lages av enkel, tynn metallfolie, som er mye lettere enn fotovoltaiske solpaneler. Dette vil redusere oppskytningskostnadene drastisk.

I praksis vil Reflect Orbital «selge sollys» til jordbaserte solfarmer slik at de kan fortsette produksjonen etter mørkets frembrudd når strømprisene er høyest.

Selskapet har allerede gjort en demonstrasjon av konseptet ved hjelp av en varmluftsballong, delvis som et markedsføringstiltak for å illustrere konseptet mer enn en ekte prototype, som ville kreve en faktisk satellitt i bane.

Hvor seriøst er det?

Team

Medgründer og administrerende direktør i selskapet er Ben Novak. Som førsteårsstudent på universitetet ledet han SpaceX-prosjekter som validerte fremdriftskomponenter for Crew Dragon, og han jobbet senere igjen hos SpaceX.

CTO er Tristan Semmelhack, som var den yngste ingeniøren hos Zipline, verdens ledende droneleveringsselskap.

Kanskje enda viktigere for den potensielle suksessen til fremtidig prototype er Robert Salazar, heliostatdesigningeniør. Han arbeidet med designet av Starshade’s Optical Shield ved NASA’s Jet Propulsion Laboratory; Robert fortsatte med å designe ultralette utslepende heliostater for prosjektet Transformers for Lunar Extreme Environments.

Kilde: NASA

Så, samlet sett ser teamet ut til å ha solide tekniske referanser når det gjelder romprosjekter og romspeil. Dette er ikke bare et markedsføringsteam med en vill idé.

Og vi kan anta at Novaks erfaring fra SpaceX kan bidra til å sikre tilgang til selskapets oppskytningsmidler i fremtiden.

Teknisk gjennomførbarhet

Som vi nevnte tidligere, ble denne teknologien allerede testet på 1990-tallet, så vi vet at den kan fungere. Den kan gjenbruke mye forskning som er gjort gjennom årene om solseil, oppblåsbare antenner og origami-tilfoldning for å maksimere effektiviteten ved oppskyting av solpaneler og reflekterende folie.

Generelt er det relativt enkelt å lage ultralette reflekterende overflater for rom, i hvert fall så langt romutstyr kan kalles enkelt. Fra bakken ville reflektorene se ut som «mini-soler».

Kilde: University Of Glasgow

I en studie fra 2022 med tittelen «Enhancing solar energy generation and usage: Orbiting solar reflectors as an alternative to energy storage», ble reflektorene antatt å bestå av en konstellasjon av tretti reflektorer på 1 km i diameter, hvor hver reflektor har en levetid på 20 år og veier omtrent 7860 kg.

Anskaffelseskostnaden ville være $375 per kg, eller $3 millioner per reflektor og $90 millioner for hele konstellasjonen. Dette ville være nok til å generere ekstra belysning tilsvarende 100 MWh i kraftproduksjon.

Økonomisk levedyktighet

I den samme studien brukte forskerne en oppskytningskostnad på $1400 per kg, tilsvarende kostnaden for Falcon Heavy-satellittoppskyting i 2018. Det er verdt å merke seg at innen 2023 hadde denne kostnaden allerede falt under $1 000-grensen, og det før ankomsten av SpaceX Starship, som er mye større og i teorien også mye billigere.

I denne analysen beregner forskerne at under dagens forhold vil prosjektet ikke klare å generere penger. De beregnet også oppskytningskostnadene som kreves for at orbitalspeil skal gå i balanse under ulike markedsforhold:

Markedsforhold 1 har relativt stabile strømpriser gjennom dagen, med India som eksempel. I dette tilfellet må oppskytningskostnadene for å nå balanse være $257 per kg.

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

Markedsforhold 2 har ekstrem prisvariasjon mellom ulike tider på dagen, med California som eksempel. I dette tilfellet må oppskytningskostnadene for å nå balanse være «bare» $558 per kg.

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

Potensielle anvendelser

Første markedsføringsdemonstrasjon

Selskapet diskuterer på sin nettside muligheten til å «reservere et lyssted» i 4 minutter over 5 km, med begrenset tilgjengelighet fra Q4 2025.

Dette ville oppnås med satellitter som hver vil veie kun 35 pund (16 kilogram) og vil være utstyrt med Mylar-speil på 33 fot x 33 fot (9,9 x 9,9 meter) som utløses i bane.

I de fleste tilfeller vil det likevel være mer en demonstrasjons- og markedsføringsverktøy enn en som retter seg mot kraftproduksjon, med et sterkt argument for at en slik anvendelse kan gå viralt, med muligheten til å be om sollys om natten med et trykk på en smarttelefonapp.

Solkraftproduksjon

Den første og mest åpenbare anvendelsen ville være å sende lys til storskalige solfarmer, spesielt i strømmarkedet med svært høye krafttoppris om kvelden. Ethvert romsolselskap må nøye velge sitt marked samtidig som de tar hensyn til den økende konkurransen fra stadig billigere batteripakker.

En annen praktisk vurdering vil være å velge riktig bane, med så mange kunder som mulig i satellittenes bane og deres mulige mål for refleksjon.

Et annet mulig bruksområde ville være å øke solintensiteten som treffer solfarmer i nordlige breddegrader. For eksempel kan solfarmer i Canada eller Skandinavia dra nytte av ekstra lys for å nå sin maksimale kapasitet, spesielt om vinteren når strømbehovet er høyt og solens intensitet er på sitt laveste.

Kunstig bylys

En annen vurdering kan være å levere bylys til store urbane sentra.

Dette kan imidlertid vise seg å ikke være konkurransedyktig sammenlignet med enklere driftslyktestolper med integrerte solceller og batterier.

Landbruk

En annen aktivitet som krever lys er jordbruk gjennom plantenes fotosyntese. Orbital belysning kan muligens gi ekstra lys til storskalige landbruksoperasjoner som i dag bruker LED-lys i drivhusene sine.

Dette vil kun fungere for de største gårdene, men kan gi mening for noen regioner med massive drivhusinstallasjoner, som for eksempel Nederland eller Sør-Spania.

Et annet alternativ kan være å belyse nordlige regioner om vinteren, hvor vekstsesongen er svært kort. Dette kan også generelt være et alternativ for satellitten til å selge reflektert lys i områder uten tilstrekkelig etterspørsel fra solfarmer.

Begrensninger for orbitalspeil

Utover bare tekniske og økonomiske betraktninger har orbitalspeil også sine kritikere.

Et problem de kan forårsake er enda mer lysforurensning enn vi opplever i dag. Spesielt hvis det blir en masseadoptert løsning for å håndtere toppstrømforbruk over hele verden. På lang sikt kan dette gjøre jordbasert astronomi helt umulig.

Et annet potensielt problem er forstyrrelse av naturlige økosystemer. Vi vet allerede at lysforurensning fra bylys kan forstyrre nattaktive dyr, migrasjonsmønstre og insektpopulasjoner. Så kan Reflect Orbital romspeil potensielt forverre dette.

Investering i solenergi

Solenergiproduksjon vokser kontinuerlig med tosifret prosent og vil bli en nøkkeldriver for å dekarbonisere økonomien. Den har fortsatt en lang vei å gå, med den enorme majoriteten av vår globale strømproduksjon og enda mer total energi som kommer fra fossile brensler.

Gjennom årene har sektoren utviklet seg til å belønne de største selskapene, med stordriftsfordeler som en nøkkelfaktor for å oppnå fortjeneste i et svært konkurransedyktig miljø. Med nye teknologier som potensielt kan forstyrre etablerte polysilisium-panelprodusenter.

Solspeil kan også gjøre sol enda mer attraktivt ved ikke bare å løse problemet med topppriser om kvelden, men også ved å forbedre produksjonen i eksisterende solparker, noe som gjør dem mer lønnsomme ved å øke antall timer de produserer.

Du kan investere i solenergibedrifter gjennom mange meglere, og du kan her, på securities.io, finne våre anbefalinger for de beste meglerne i USA, Canada, Australia, Storbritannia, samt mange andre land.

Hvis du ikke er interessert i å plukke spesifikke solenergibedrifter, kan du også se på ETF-er som Global X Solar ETF (RAYS), Invesco Solar ETF (TAN) eller Global X China Clean Energy ETF (2809.HK) som gir en mer diversifisert eksponering for å dra nytte av sol- og ren energibransjen.

Du kan også lese vår artikkel om «Top 10 solkraftaksjer å investere i».

Sol- og romfartsbedrifter

1. Rocket Lab

Rocket Lab er en av de mest seriøse konkurrentene i markedet for gjenbrukbare raketter. Selskapet har i utgangspunktet fokusert på små raketter, med Electron-oppskytningssystemet (320 kg nyttelast), som gradvis blir gjort til en delvis gjenbrukbar rakett. Så langt har Electron satt i bane 177 satellitter i 44 oppskytinger.

Senere ser Rocket Lab på å lage en mellomstor gjenbrukbar rakett, Neutron, som er sammenlignbar med Falcon 9 (8 000 kg til LEO i fullt gjenbrukbart modus, 1 500 kg til Mars eller Venus). Neutron vil drives av en metanforbrennende rakettmotor (som Starship), noe som ser ut til å bli trenden for neste generasjon raketter.

Selskapet er bemerkelsesverdig for sin fullt vertikalt integrerte satellittproduksjonsprosess, som gjør det mulig å optimalisere kostnader og designhastighet. Dette har resultert i flere kontrakter med NASA og den amerikanske regjeringen, inkludert en militær satellittkontrakt på $515 M. Og en sivil kontrakt på $143 M for Globalstar.

Rocket Lab er også en stor produsent av solpaneler for satellitter etter sine oppkjøp av SolAero Technologies i 2022, med over 1000 satellitter drevet av disse panelene, og totalt 4 MW solceller produsert.

Kilde: Rocket Lab

For nå er oppskytningssystemet avhengig av eksterne leverandører, men en rekke strategiske oppkjøp bør endre dette, ved å replikere den vertikale integrasjonen som allerede er oppnådd i satellittdesign og -produksjon i oppskytningssystemet.

Selskapet ser også på muligheten for en telekommunikasjons-LEO-konstellasjon for å generere tilbakevendende inntekter. Det bidrar også til forskning på produksjon i rommet med Varda Space Industries og inspeksjon av orbitalt søppel.

Mens SpaceX hadde Elon Musks forretningsmessige talent til å utvikle teknologien fra bunnen av, brukte Rocket Lab en blanding av FoU og oppkjøp for å vertikalt integrere den nødvendige teknologien. Dette har vist seg svært vellykket i satellittproduksjon, og de ser nå på å replikere denne strategien for gjenbrukbare raketter.

Med tanke på den eksisterende kontantstrømmen fra satellittproduksjon og Electron-suksessene, er Rocket Lab en god kandidat til å ta igjen SpaceX, i hvert fall inntil masse‑drivere og annen infrastruktur bygges i løpet av noen tiår.

2. JinkoSolar Holding Co., Ltd.

Jinko er en av verdens største produsenter av solcellepaneler, og er hovedsakelig basert i Kina. For å unngå toll diversifiserer selskapet sin produksjonsbase, med silisiumskiveproduksjon i Vietnam og solcelleteknologi i Malaysia og USA.

Kilde: Jinko Solar

Uansett er selskapet ikke overdrevent eksponert mot vestlige markeder, med Kina, Asia‑Stillehavsregionen (APAC) og fremvoksende markeder som utgjør hoveddelen av selskapets virksomhet.

Kilde: Jinko Solar

Jinko har levert 230 GW solceller i selskapets historie og 20 GW i Q1 2024, opp fra 14,5 GW for bare ett år siden.

Dette gjør Jinko til nummer 1 i fotovoltaisk industri.

Jinkos mest avanserte solcelle, N‑type, oppnår en bemerkelsesverdig høy energiytelse på 25,8 %. Den tilbyr også bifasiale paneler.

I 2023 tok N‑type over mesteparten av Jinkos salg, og representerte 80 % av alle leveranser, med mer kapasitet fra det 56 GW produksjonsanlegget som forventes å nå full hastighet innen slutten av 2024 for å utgjøre 90 % av leveransene ved årsslutt.

Total produksjonskapasitet forventes å nå 120–130 GW, eller nesten halvparten av selskapets samlede produksjon i hele historien.

For å grønnere produktprofilen har Jinko Solar også lansert NeoGreen, det første N‑type solpanelet som er produsert helt med fornybar energi (i stedet for kull, som vanligvis brukes i Kina).

Jinkos ultra‑aggressive vekst i produksjonskapasitet reflekterer selskapets tillit til N‑type‑teknologien og ambisjon om å erobre eksportmarkedene i Asia, Afrika og Sør‑America.

Også det overordnede utsiktene til at solenergi tar over verdens energisystemer, inkludert muligens solspeil, som ytterligere øker lønnsomheten.