Et solcelleanlæg i rummet? Hvordan det ville fungere, og de fordele det kunne give

Den britiske regering overvejer angiveligt et forslag på 16 milliarder pund om at bygge et solcelleanlæg i rummet.

Ja, du læste rigtigt. Rumbaseret solenergi er en af ​​de teknologier, der indgår i regeringens Net Zero Innovation Portfolio. Det er blevet identificeret som en potentiel løsning, sammen med andre, for at sætte Storbritannien i stand til at opnå netto nul i 2050.

Men hvordan ville et solcelleanlæg i rummet fungere? Hvad er fordelene og ulemperne ved denne teknologi?

Rumbaseret solenergi involverer at indsamle solenergi i rummet og overføre den til Jorden. Selvom ideen i sig selv ikke er ny, har de seneste teknologiske fremskridt gjort denne udsigt mere opnåelig.

Det rumbaserede solenergisystem involverer en solenergisatellit - et enormt rumfartøj udstyret med solpaneler. Disse paneler genererer elektricitet, som derefter trådløst transmitteres til Jorden gennem højfrekvente radiobølger. En jordantenne, kaldet en rektenne, bruges til at omdanne radiobølgerne til elektricitet, som derefter leveres til elnettet.

Et rumbaseret solkraftværk i kredsløb er oplyst af Solen 24 timer i døgnet og kunne derfor generere elektricitet kontinuerligt. Dette repræsenterer en fordel i forhold til jordbaserede solenergisystemer (systemer på Jorden), som kun kan producere elektricitet i løbet af dagen og afhænger af vejret.

Med den globale energiefterspørgsel, der forventes at stige med næsten 50 % i 2050, kan rumbaseret solenergi være nøglen til at hjælpe med at imødekomme den voksende efterspørgsel fra verdens energisektor og tackle den globale temperaturstigning.

Nogle udfordringer

Et rumbaseret solcelleanlæg er baseret på et modulært design, hvor et stort antal solcellemoduler samles af robotter i kredsløb. At transportere alle disse elementer ud i rummet er vanskeligt, dyrt og vil belaste miljøet.

Vægten af ​​solpaneler blev identificeret som en tidlig udfordring. Men dette er blevet løst gennem udviklingen af ​​ultralette solceller (et solpanel består af mindre solceller).

Rumbaseret solenergi anses for at være teknisk mulig primært på grund af fremskridt inden for nøgleteknologier, herunder letvægtssolceller, trådløs kraftoverførsel og rumrobotik.

Vigtigt er det, at montering af blot ét rumbaseret solkraftværk vil kræve mange opsendelser af rumfærger. Selvom rumbaseret solenergi er designet til at reducere kulstofemissioner i det lange løb, er der betydelige emissioner forbundet med rumopsendelser, såvel som omkostninger.

Rumfærger kan i øjeblikket ikke genbruges, selvom virksomheder som Space X arbejder på at ændre dette. At kunne genbruge affyringssystemer ville reducere de samlede omkostninger ved rumbaseret solenergi betydeligt.

Hvis det lykkes os at bygge et rumbaseret solkraftværk, står driften også over for flere praktiske udfordringer. Solpaneler kan blive beskadiget af rumaffald. Desuden er paneler i rummet ikke afskærmet af Jordens atmosfære. At blive udsat for mere intens solstråling betyder, at de nedbrydes hurtigere end dem på Jorden, hvilket vil reducere den strøm, de er i stand til at generere.

Effektiviteten af ​​trådløs strømtransmission er et andet problem. Det er svært at transmittere energi over store afstande - i dette tilfælde fra en solsatellit i rummet til jorden. Baseret på den nuværende teknologi ville kun en lille del af den indsamlede solenergi nå Jorden.

Pilotprojekter er allerede i gang

Space Solar Power Project i USA udvikler højeffektive solceller samt et konverterings- og transmissionssystem, der er optimeret til brug i rummet. US Naval Research Laboratory testede et solmodul og et strømkonverteringssystem i rummet i 2020. I mellemtiden har Kina annonceret fremskridt med deres Bishan rumsolenergistation med det formål at have et fungerende system i 2035.

I Storbritannien anses en rumbaseret solenergiudvikling på £17 milliarder for at være et levedygtigt koncept baseret på den nylige Frazer-Nash Consultancy-rapport. Projektet forventes at starte med små forsøg, der fører til et solcelleanlæg i drift i 2040.

Solenergisatellitten ville være 1,7 km i diameter og veje omkring 2.000 tons. Den jordbaserede antenne fylder meget - omkring 6,7 km gange 13 km. I betragtning af brugen af ​​jord i hele Storbritannien er det mere sandsynligt, at det bliver placeret offshore.

Denne satellit ville levere 2GW strøm til Storbritannien. Selvom dette er en betydelig mængde strøm, er det et lille bidrag til Storbritanniens produktionskapacitet, som er omkring 76 GW.

Med ekstremt høje startomkostninger og langsomt investeringsafkast ville projektet kræve betydelige statslige ressourcer såvel som investeringer fra private virksomheder.

Men efterhånden som teknologien udvikler sig, vil omkostningerne ved rumlancering og -fremstilling støt falde. Og omfanget af projektet vil give mulighed for massefremstilling, hvilket burde presse omkostningerne noget ned.

Hvorvidt rumbaseret solenergi kan hjælpe os med at nå netto-nul i 2050, er endnu uvist. Andre teknologier, såsom forskelligartet og fleksibel energilagring, brint og vækst i vedvarende energisystemer er bedre forstået og kan lettere anvendes.

På trods af udfordringerne er rumbaseret solenergi en forløber for spændende forsknings- og udviklingsmuligheder. I fremtiden vil teknologien sandsynligvis spille en vigtig rolle i den globale energiforsyning.