Mga Pag-unlad sa Solar Tech na Ginagawa ang Space-Based Solutions na Plausible

Sa mahabang panahon na, ang mga pag-aaral sa mga paraan ng pagkuha at paggamit ng space-based solar power ay isinasagawa na. Ang mga siyentipiko at mga eksperto sa teknolohiya ay naniniwala na ang space-based solar power ay maaaring maging isang mahusay na karagdagan sa mga sustainable na pinagkuhanan ng enerhiya.

Sa functional, ang setup ay may mga panel ng pagkuha at pag-aani ng enerhiya sa antas ng orbit, na magbe-beam ng solar energy pabalik sa mga receiver na nakalagay sa planeta Earth. At dahil ito ay may kaugnayan sa space, ang planeta Earth, at ang ruta ng transmisyon sa pagitan ng mga puntong ito, ito ay kinakailangan ng mga sopistikadong solusyon sa teknolohiya.

Nangangahulugan, ang mga pag-unlad na nakamit sa solar tech sa buong mundo ay ginagawa ang produksyon ng space-based solar power na plausible. Ngunit bago tayo lumubog sa mga ito, tayo ay may isang mabilis na tingin sa kung ano ang ibig sabihin ng space-based solar power solutions at ano ang mga benepisyo nito.

Space-Based Solar Power at ang mga Benepisyo nito

Ayon sa datos na ipinakita ng United States Department of Energy, bawat oras sa Earth, tayo ay tumatanggap ng higit na solar energy kaysa sa ating magamit sa isang taon. Halos 30% ng enerhiyang ito ay hindi ginagamit at bumabalik sa space dahil sa atmospera. Ang enerhiyang ito ay maaaring makuha at gamitin nang maayos kung tayo ay may mga robustong space-based solar power mechanisms sa lugar.

Sa sistemang ito, ang mga satellite-based solar panels ay maaaring makuha at mag-transmit ng higit na enerhiya kaysa sa mga solar panels na nakalagay sa ibabaw ng Earth. Sila ay gumagana nang maayos dahil sa mga benepisyo na mayroon sila sa space. Ayon sa paglalarawan ng DEA, ang mga ito:

“Ang mga solar panel na may kakayahan na mag-transmit ng enerhiya, na nakakuha ng mataas na intensidad, walang-humpay na solar radiation.”

Ang supply ay walang-humpay dahil, sa space, walang mga ulap at walang gabi.

Ang teknolohiya ay kinabibilihan ng mga malalaking mirror na nagrerefllect ng mga malalaking halaga ng solar rays sa mga mas maliliit na solar collectors upang ito ay maaaring wirelessly na ma-beam sa Earth nang ligtas at kontrolado bilang isang microwave o laser beam.

Dahil ito ay kinabibilihan ng mga sopistikadong teknolohiya, ito ay nag-aanyaya ng mga inobasyon na solusyon mula sa buong mundo. Ang NASA ay may pinakalat na ulat sa Space-Based Solar Power upang makakuha ng impormasyon na kailangan upang matukoy kung paano ito makatutulong sa pagbuo ng larangan ng pananaliksik.

Ang ulat ay sinusubukang masuri ang mga parameter na may mahalagang papel sa paggawa ng space-based solar power na isang kompetitibong pagpipilian, kung saan ang huling destinasyon ay makamit ang net-zero greenhouse gas emissions.

Ang ilang mga teknikal na hadlang na natukoy ng NASA para sa mga mananaliksik at teknolohista na aktibo sa larangan na ito ay gumawa sa mga sumusunod:

• Kailangan nilang maghanap ng mga paraan upang ang mga malalaking sistema ay maaaring maisama at panatilihin sa orbit.
• Kailangan ng pananaliksik upang gawing mga sistema na may kakayahan na mag-operate nang awtonomo at may efficient na power-beaming upang ma-beam ang na-harvest na enerhiya sa Earth.
• Ang ulat ng NASA ay nagtutukoy rin na bago isinasagawa ang space-based solar power systems, mahalaga na tugunan ang mga gastos ng paglunsad at pagbuo nito. Ito ay dahil sa pagpapadala ng lahat ng materyales sa space ay nangangailangan ng maraming sunud-sunod na misyon upang maipadala ang impraestruktura sa orbit.

Ang ulat ng NASA ay naniniwala na ang space-based solar power systems ay maaaring maging ganap na produktibo at operational sa pamamagitan ng 2050. Sa pamamagitan ng ulat, ang ilang mga milestone na pag-unlad sa larangan na ito ay lumitaw. Halimbawa, ito ay nagpapaalala sa atin ng mga siyentipiko ng JAXA na nagpatunay na posible na ma-beam ang enerhiya nang wirelessly bilang mga microwave sa isang mahalagang distansya upang ma-convert ito sa usable na kuryente.

Ang mga siyentipiko ng Caltech, noong Marso 2023, ay lumikha ng Space Solar Power Demonstrator (SSPD-1) bilang ang unang spacecraft na nag-transmit ng solar energy na na-harvest sa space sa Earth.

Ang NASA ay nag-alok din ng ilang mga pagtataya sa economic feasibility ng space-based solar power. Ang ilang mga eksperto na malapit sa larangan na ito ay nagtutukoy sa mga pagtataya na iyon. Ngunit, walang pagtanggi sa mga benepisyo na ipinangako ng sistemang ito ng pag-generate ng enerhiya. Ito ay maaaring makatulong sa disaster relief, pag-power ng mga remote sensors, at pag-alis ng mga umiiral na hadlang ng tradisyonal na sistemang pang-enerhiya at supply chain nito.

Sa tingin ng mga benepisyo nito, ang mga pambansang gobyerno ng lahat ng mga bansang maunlad ay nagsimulang mag-invest dito. Ang mga malalaking entidad ng negosyo na may mga rekursos upang mag-invest, tulad ng Airbus at Northrop Grumman, ay nagtatrabaho nang walang humpay dito.

Titingnan natin ang ilang mga tagumpay nila sa mga sumusunod na segmento. Ngunit, kailangan mong tandaan na ito ay isang evolving na larangan at marami sa mga pagtatangka ay nasa stage ng prototyping.

#1. Airbus Power Beaming

Ang isa sa mga pangunahing kompanya na nagtrabaho sa pag-unlad ng solar tech upang gawing posible ang space-based solutions ay Airbus. Ang teknolohiya ng Power Beaming nito, na binuo ng kompanya’s Central Research & Technology at Blue Sky Departments, ay nagpatunay ng mga kredible na demonstrasyon kung paano ito maaaring maging isang game-changer sa larangan ng space-based solar technology.

Ayon kay Jean-Dominique Coste, na responsable sa pagbuo ng Power Beaming kasama si Yoann Thueux at mga kasamahan:

“Ang potensyal ng teknolohiya ay makakuha ng sunlight at pagkatapos ay ma-beam ito nang wirelessly.”

Ang mga siyentipiko ay naniniwala na ang solusyon sa enerhiya ay maaaring sapat na mag-supply ng enerhiya sa mga lungsod, pabrika, tahanan, at eroplano ng kuryente.

Ang mga developer ng teknolohiya ng Airbus ay unang ipinakita ang Power Beaming sa kompanya’s X-Works Innovation Factory noong Setyembre 27, 2022. Kahit na ito ay isinagawa sa isang mas maliit na sukat, ang demonstrasyon ay sapat na upang ipaliwanag kung ano ang kinakailangan upang gawin ang power beaming.

Ginamit ni Coste, Thueux, at mga kasamahan ang microwave beaming upang ma-transmit ang green energy sa pagitan ng dalawang punto na kumakatawan sa ‘Space’ at ‘Earth.’ Ang distansya sa pagitan ng mga puntong ito ay 36 metro. Ang demonstrasyon ay nag-produce din ng green hydrogen upang mag-power ng isang modelong lungsod.

Matapos ang demonstrasyon, sinabi ni Yoann Thueux:

“Ngayon, handa na kami na dalhin ang Power Beaming sa susunod na antas.”

Ang Airbus ay inaasahan na ang teknolohiyang ito ay magiging isang realidad sa loob ng maikling panahon. Naniniwala ito na ang unang operating Power Beaming prototypes ay magiging available para sa paggamit sa pamamagitan ng unang bahagi ng 2030s.

Sa huling applied form nito, ang teknolohiya ay may isang solar panel na nakalagay sa geostationary orbit, halos 36,000 km sa itaas ng Earth. Ang solar panel na ito ay magkakaroon ng isang solar panel ng parehong sukat sa Earth.

Ang na-kolektang enerhiya sa space ay ma-beam pababa sa isang lugar na may maraming antenna na nakakalat. Ang mga antenna ay makokolekta ng mga beam para sa enerhiya na maaaring muling mabuo upang mag-produce ng kuryente.

Kapag ang sistemang ito ay umabot sa isang partikular na sukat, ito ay magiging magkatulad sa gastos ng pag-produce ng enerhiya nito kaysa sa mga malalaking proyekto ng enerhiya sa Earth na umaasa sa nuclear power, langis, o iba pang mga mapagkukunan ng enerhiya. Ayon sa mga pagtataya, ang isang geostationary solar farm ay magiging makapag-produce ng hanggang dalawang gigawatt ng kuryente.

Noong Pebrero 15, 2024, ang Airbus ay naglathala ng mga resulta ng buong taon ng 2023, na may mga revenues na 65.4 bilyon, na may adjusted EBIT na 5.8 bilyong Euros.

#2. Northrop Grumman

Ang isa pang pangunahing global na entidad na nakumpleto ng mga kinakailangang pagsubok upang patunayan ang kanilang solar space tech capabilities ay Northrop Grumman. Ang kompanya ay matagumpay na nagpatunay ng kanilang kakayahan na ma-beam ang radio frequency energy patungo sa mga antenna sa pamamagitan ng pag-steer ng beam. Kumportable ito na maglabas ng kanilang prototype sa pamamagitan ng 2025.

Ang prototype na ito ay magpapakita ng kanilang kakayahan na ma-beam ang RF energy pababa sa planeta. Ang teknolohiya ay binuo ng Northrop Grumman’s Space Solar Power Incremental Demonstrations and Research (SSPIDR).

Ayon kay Tara Theret, ang program director para sa SSPIDR:

“Ngayon, ito ay pagbuo, pagsubok, at integrasyon ng natitirang hardware sa isang hamon na timeline.”

Ang mga karagdagang gawain na kailangang gawin sa prosesong ito ay kinabibilihan ng pagbabawas ng mga elektronikong komponente at pagtaas ng bilang ng ‘sandwich tiles.’ Ang mga sandwich tiles ay walang iba kundi mga panel ng photovoltaic cell na nakakolekta ng solar energy at nag-convey ng power sa susunod na layer, na may mga komponente na nag-e-enable ng solar-to-RF conversion at tumutulong sa pagbuo ng mga beam.

Ang kompanya ay nagmamaneho rin ng mga kinakailangang flight hardware upang maisama ang sistemang ito at ilunsad ito sa kompanya’s ESPAStar platform. Ang ESPAStar platform ay isang satellite bus na nag-eempower ng mga payload na may mga kinakailangang propulsion, power, attitude control, at komunikasyon.

Sa isang pagpapatunay ng kanilang pagtatrabaho, ang US Air Force Research Laboratory ay nagbigay ng inspirasyon sa mga pagsisikap ng Northrop Grumman na may isang kontrata na US$100 million noong 2018, kung saan ito ay magdidisenyo ng isang payload upang magpatunay ng mga pangunahing komponente ng prototype space solar power system.

Ang mga awtoridad ng Air Force ay naglalayong katalisahin ang mga pagsisikap na kinakailangan upang bumuo ng isang prototype space-based system na maaaring mag-supply ng solar power sa mga base ng US military.

Sa kabuuan, sa pagtutukoy ng potensyal na mayroon ang space-based solutions sa solar tech para sa kinabukasan, sinabi ni Tara Theret:

“Ang space solar power beaming ay may potensyal na magbigay ng enerhiya saanman sa Earth at sa anumang oras. Ang teknolohiyang ito ay maaaring magbigay ng enerhiya sa mga liblib na lugar na nangangailangan ng mga kagamitan sa medisina at komunikasyon.”

Ang Northrop Grumman ay nakarehistro ng kabuuang benta ng US$36.6 bilyon sa taong nagtatapos noong Disyembre 31, 2022. Ang kita mula sa Space Systems stream ay halos US$12.3 bilyon, na isang mahalagang pagtaas mula sa US$10.6 bilyon noong nakaraang taon. Sa US$12.3 bilyong kita na naipon noong 2022, 94% ay nagmula sa US government, habang ang natitira ay 3%, 2%, at 1% ay nagmula sa mga internasyonal na benta, benta sa iba pang mga kostumer, at intersegment sales, ayon sa pagkakabanggit.

#3. CESI

Ang CESI, na nakabase sa Milan, Italya, ay may tatlong dekada ng karanasan sa paggawa ng mga pag-aaral, pagbuo, at produksyon ng mga solar cell na may mataas na efisiensiya para sa mga aplikasyon sa space. Higit sa lahat, ito ay isa sa mga pinagkakatiwalaan ng mga global na supplier ng multi-junction cells na gumagamit ng Gallium Arsenide at Indium Gallium Phosphide.

Ang CESI ay may hanay ng triple junction space cells. Ang mga cell na ito, bukod sa Gallium Arsenide at Indium Gallium Phosphide, ay kasama rin ang Germanium. Ang mga cell na ito ay epektibo para sa Low Earth Orbit at Geostationary Orbit satellites. Ang mga produkto na ito ay sumusunod sa mga kinakailangang ECSS E ST20-08C standards. Ang CESI ay ngayon ay naglalakbay upang ilabas ang mga four junction cells na may mas mataas na antas ng efisiensiya kaysa sa mga three junction cells.

Sa hinaharap, ang CESI ay naglalayong mag-alok ng isang hanay ng mga produkto ng space solar cell na makatutugon sa anumang kinakailangan ng space program. Hanggang sa kasalukuyan, ang mga pagsisikap ng CESI ay nagbunga ng higit sa 200,000 solar cells, na nagpo-power sa higit sa 70 civil satellites para sa mga kliyente na nakakalat sa 25 bansa.

Ang CESI ay may sariling teknolohiya upang mag-manufacture ng mga solar cell sa Milan. Sa loob ng maraming taon, ito ay nagbuo ng isang malapit na ugnayan sa maraming mga ahensiya ng space at mga aktor.

Tulad ng Northrop Grumman, ang CESI ay nagtatrabaho rin sa Italian National Government at nakatanggap ng pondo mula sa Italian National Space Agency (ASI) at European Space Agency (ESA). Ito ay nag-manufacture ng mga advanced solar cells upang matugunan ang mga kinakailangan ng European Space Program at maraming interplanetary missions.

Ayon sa pinakabagong paghahayag ng pinansyal, ang kompanya ay nakakuha ng kita na higit sa 87 milyong Czech crowns sa taong pangsaka na nagtatapos noong Disyembre 31, 2022.

Mga Pag-unlad sa Space Solar Tech: Ang Daan sa Hinaharap

Ang space solar tech ay nakahanap ng lugar nito sa pamamagitan ng pagpapatunay ng halaga nito sa komunidad ng mundo, na humantong sa mga pambansang gobyerno sa buong mundo na mag-invest dito nang may entusiasmo. Sa Estados Unidos, ito ay naging aksyon nang ang Naval Research Laboratory ay isinagawa ang isang eksperimento noong 2020 upang makuha ang sunlight at i-convert ito sa direktang kuryenteng elektrik. Ginamit nito ang X-37B space plane ng Air Force para sa layuning ito.

Samantala, ang mga internasyonal na pagsisikap ay nagiging matibay rin. Ang mga awtoridad ng Tsina ay nagtakda ng mga ambisyosong layunin sa kanilang 2028 plan para sa isang space-based demonstration na pinamumunuan ng China Academy of Space Technology. Sa Europa, ang Solaris ay tumatayo bilang isang may mahusay na pinondohan na tatlong taong programa ng pananaliksik, na nakatanggap ng pag-apruba mula sa European Space Agency. Ang United Kingdom ay nasa karera rin, dahil ito ay nag-aalok ng mga grant para sa mga pag-aaral sa pagkuha ng solar power sa space.

Halata, ang mga inobasyon ng kompanya, malalaking at may mga rekursong global na organisasyon, at mga gobyerno sa buong mundo ay nagtatrabaho nang sama-sama upang makuha at magamit ang enerhiya na mayroon ang space para sa kapakinabangan ng planeta. Sa ganitong walang-humpay, hindi ginagamit na solar energy na naghihintay na makuha at magamit para sa kapakinabangan ng planeta, ang kinabukasan ay talagang maganda.

Pindutin dito para sa isang listahan ng mga top ten solar power stocks.