Πάνω από 50 τεχνολογικοί οργανισμοί της Βρετανίας, συμπεριλαμβανομένης της εταιρείας αεροδιαστημικής Airbus, του Πανεπιστημίου του Κέμπριτζ και της εταιρείας κατασκευής δορυφόρων SSTL, έχουν ενταχθεί στην Πρωτοβουλία Διαστημικής Ενέργειας του Ηνωμένου Βασιλείου (U.K. Space Energy Initiative), η οποία ξεκίνησε πέρυσι την προσπάθεια να διερευνήσει επιλογές για την ανάπτυξη ενός διαστημικού σταθμού ηλιακής ενέργειας.
Η πρωτοβουλία θεωρεί ότι η ακτινοβόληση ηλεκτρικής ενέργειας από το διάστημα χρησιμοποιώντας τον ήλιο θα μπορούσε να βοηθήσει το Ηνωμένο Βασίλειο να επιτύχει το στόχο του για μηδενικές εκπομπές αερίων θερμοκηπίου έως το 2050 πιο οικονομικά και πιο αποτελεσματικά από πολλές υπάρχουσες τεχνολογίες. Η απαίτηση να τερματιστούν οι εκπομπές άνθρακα μέχρι τα μέσα του αιώνα είναι μέρος των παγκόσμιων προσπαθειών για την ανάσχεση της προοδευτικής κλιματικής αλλαγής που περιγράφηκε στη σύνοδο κορυφής COP 26 των Ηνωμένων Εθνών που πραγματοποιήθηκε στη Γλασκώβη το Νοέμβριο του 2021.
Μιλώντας στο συνέδριο Toward a Space Enabled Net-Zero Earth που πραγματοποιήθηκε στο Λονδίνο στις 27 Απριλίου 2022, ο πρόεδρος της πρωτοβουλίας, Martin Soltau, είπε ότι όλη η τεχνολογία που απαιτείται για την ανάπτυξη ενός διαστημικού σταθμού ηλιακής ενέργειας υπάρχει ήδη. Η πρόκληση είναι το εύρος και το μέγεθος ενός τέτοιου έργου.
Η πρωτοβουλία βασίζει τα σχέδια της σε μια εκτενή μελέτη που διεξήχθη από την εταιρεία συμβούλων Frazer-Nash για λογαριασμό της κυβέρνησης του Ηνωμένου Βασιλείου το 2021. «Η μελέτη κατέληξε στο συμπέρασμα ότι το σχέδιο είναι τεχνικά βιώσιμο και δεν απαιτεί ιδιαίτερες καινοτομίες σε υλικά ή τεχνολογίες και φυσικά είναι σε πλήρη συμφωνία με τους νόμους της φυσικής», εξηγεί ο Soltau.
Η πρωτοβουλία έχει δημιουργήσει ένα 12ετές σχέδιο ανάπτυξης προκειμένου να υλοποιηθεί ένα έργο επίδειξης, συναρμολογημένο από ρομπότ σε τροχιά, να εκπέμπει γιγαβάτ ενέργειας από το διάστημα στη Γη ήδη από το 2035, είπε ο Soltau.
Η πρωτοβουλία διερευνά τη λύση ενός σταθμού ηλεκτροπαραγωγής ο οποίος θα μπορεί να επεκταθεί μετά τη φάση επίδειξης και ο οποίος ονομάζεται CASSIOPeiA (for Constant Aperture, Solid-State, Integrated, Orbital Phased Array) και προτάθηκε από τη βρετανική εταιρεία μηχανικών International Electric Company. Πρέπει ωστόσο να σημειωθεί ότι ακόμη και ο σταθμός επίδειξης θα είναι γιγάντιος, με διάμετρο πολλών μιλίων, και ειδικές συνθήκες εκτόξευσης για να μπει σε τροχιά. Ο σταθμός θα περιφέρεται 22.000 μίλια (36.000 χιλιόμετρα) πάνω από τον πλανήτη μας με συνεχή θέση θέασης προς τον ήλιο και τη Γη.
«Η κύρια λειτουργία του σταθμού είναι η συλλογή της ηλιακής ενέργειας μέσω μεγάλων, ελαφρών κατόπτρων, όπως ακριβώς κάνουμε στη Γη», είπε ο Soltau. «Θα παράγεται συνεχές ρεύμα που στη συνέχεια θα μετατρέπεται σε μικροκύματα μέσω ενισχυτών ισχύος ραδιοσυχνοτήτων στερεάς κατάστασης και θα μεταδίδεται με μια συνεκτική δέσμη μικροκυμάτων στη Γη».
«Ωστόσο, η CASSIOPeiA θα παράγει πολύ περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια από οποιαδήποτε επίγεια μονάδα παρόμοιου μεγέθους. Σε σύγκριση με ένα ηλιακό πάνελ που τοποθετείται επίγεια στο Ηνωμένο Βασίλειο, ένα πανομοιότυπο ηλιακό πάνελ στο διάστημα θα συγκέντρωνε περισσότερες από 13 φορές περισσότερη ενέργεια. Επιπλέον, ένας ηλιακός σταθμός ηλεκτροπαραγωγής στο διάστημα δεν θα αντιμετωπίζει από το πρόβλημα διαλείπουσας λειτουργίας, το οποίο προκύπτει σε όλα τα έργα παραγωγής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές στη Γη. Ο ήλιος δεν λάμπει πάντα στον πλανήτη μας και ο άνεμος δεν φυσάει διαρκώς. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να υπάρχουν εναλλακτικές γεννήτριες ηλεκτρικής ενέργειας ή μπαταρίες αποθήκευσης για την αποφυγή διακοπών ρεύματος σε δυσμενείς καιρικές συνθήκες», αναφέρει ο Soltau.
Επιπλέον, δεν έχουν αναπτυχθεί ακόμη τεχνολογίες που θα επέτρεπαν στα επίγεια συστήματα ηλεκτροπαραγωγής να λειτουργούν με βάση μόνο με ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. «Η τεχνολογία αποθήκευσης ενέργειας δεν υπάρχει ακόμα στη σωστή τιμή και κλίμακα», είπε ο Soltau. «Χρειαζόμαστε νέες τεχνολογίες. Η υλοποίηση του στόχου Netzero θα είναι πολύ δύσκολη και η ηλιακή ενέργεια που βασίζεται στο διάστημα μπορεί να προσφέρει μια ενδιαφέρουσα επιλογή».
Το Ηνωμένο Βασίλειο μπορεί να καλύψει πάνω από το 40% των τρεχουσών αναγκών του σε ηλεκτρική ενέργεια με ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, αλλά η ζήτηση για καθαρή ενέργεια αναμένεται να τριπλασιαστεί τις επόμενες τρεις δεκαετίες, σύμφωνα με τον Soltau, καθώς οι υποδομές μεταφορών και θέρμανσης απεξαρτώνται από τα ορυκτά καύσιμα.
Για να καλυφθεί μια τέτοια ζήτηση με υπεράκτια αιολικά πάρκα, ο τύπος της τεχνολογίας ανανεώσιμων πηγών ενέργειας που προσφέρει επί του παρόντος το μεγαλύτερο κομμάτι του ενεργειακού μείγματος του Ηνωμένου Βασιλείου, θα απαιτούσε «μια ζώνη ανεμογεννητριών πλάτους 10 χιλιομέτρων γύρω από ολόκληρη την ηπειρωτική ακτή της Βρετανίας» σύμφωνα με τον Soltau. Το αποτύπωμα της επίγειας υποδομής που απαιτείται για την υποστήριξη του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής στο διάστημα θα ήταν πολύ μικρότερο.
Για να ληφθεί η ενέργεια από το διάστημα, το σύστημα θα χρειαζόταν μια γιγάντια κεραία με βάση τη Γη, που ονομάζεται rectenna. Η rectenna λαμβάνει την ακτινοβολία μικροκυμάτων που αποστέλλεται από το διάστημα και τη μετατρέπει σε συνεχές ηλεκτρικό ρεύμα, το οποίο χρησιμοποιείται για μετάδοση υψηλής τάσης.
«Η rectenna είναι σαν ένα μεγάλο ανοιχτό δίχτυ με μικρές διπολικές κεραίες και θα πρέπει να έχει μέγεθος 7 επί 13 χιλιόμετρα [4,3 έως 8 μίλια]», είπε ο Soltau. «Αυτό είναι πολύ μεγάλο, αλλά στην περίπτωση του Ηνωμένου Βασιλείου, θα καταλάμβανε μόνο το 40% περίπου της έκτασης ενός ισοδύναμου ηλιακού πάρκου».
Μιλώντας στο ίδιο συνέδριο, ο Andrew Ross Wilson, ερευνητής αεροδιαστημικής μηχανικής στο Πανεπιστήμιο του Strathclyde στη Σκωτία, συμφώνησε ότι ένας σταθμός ηλιακής ενέργειας στο διάστημα είναι μια ρεαλιστική ιδέα. «Η ιδέα υπήρχε από τη δεκαετία του 1960», είπε, προσθέτοντας ότι μεταξύ των προκλήσεων για να λειτουργήσει ένας τέτοιος σταθμός είναι το ερώτημα του τι θα συνέβαινε με τη γιγάντια κατασκευή αφού φτάσει στο τέλος της ζωής της. «Πρέπει να προσπαθήσουμε να εξετάσουμε την ανακύκλωση ενόσον ο σταθμός είναι σε τροχιά για να πάμε πραγματικά προς μια πιο κυκλική οικονομία».
Το ευρύ κοινό μπορεί να ανησυχεί για την πιθανή ακτινοβολία από αυτή την εκπεμπόμενη ηλεκτρική ενέργεια, αλλά σύμφωνα με τον Ross, ο κίνδυνος είναι αμελητέος. «Είναι πιο πιθανό να λαμβάνετε περισσότερη ακτινοβολία από το τηλέφωνο στην τσέπη σας από ό,τι θα κάνατε αν στέκεστε κάτω από μια από τις ακτίνες», είπε. Ο Soltau πρόσθεσε ότι το σχέδιο έχει την υποστήριξη από την κυβέρνηση του Ηνωμένου Βασιλείου καθώς και από ειδικούς στον τομέα της ενέργειας.
«Η ηλιακή ενέργεια που βασίζεται στο διάστημα είναι βασικό θέμα της Εθνικής Διαστημικής Στρατηγικής», είπε. «Και υπάρχει ένα αρχικό ποσό 3 εκατομμυρίων λιρών [3,7 εκατομμυρίων δολαρίων] για την ανάπτυξη μερικών από τις υποστηρικτικές τεχνολογίες ως μέρος του χαρτοφυλακίου καινοτομίας για μηδενικές εκπομπές άνθρακα».
Με πληροφορίες από space.com
