Solcelleanlæg i rummet? Det er både muligt og gunstigt

Den britiske regering overvejer efter sigende et forslag til 16 milliarder pund om at bygge et solkraftværk i rummet.

Ja, du læste rigtigt.

Rumbaseret solenergi er én af de teknologier, der indgår i regeringens Net Zero Innovation Portfolio.

Teknologien er sammen med andre blevet identificeret som en potentiel løsning, som skal sætte Storbritannien på kurs mod nettonul i 2050.

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

Med rumbaseret solenergi vil man indsamle solenergi i rummet og overføre den til Jorden. Selvom idéen i sig selv ikke er ny, har de seneste teknologiske fremskridt gjort teknologien mere realistisk.

Oplyst af Solen 24 timer i døgnet

Et rumbaseret solenergisystem involverer en solenergi-satellit – et enormt rumfartøj, der er udstyret med solpaneler. Panelerne genererer elektricitet, som trådløst transmitteres til Jorden gennem højfrekvente radiobølger.

En jordantenne, kaldet en rektenne, bruges til at omdanne radiobølgerne til elektricitet, som leveres til elnettet.

Et rumbaseret solkraftværk i kredsløb er oplyst af Solen 24 timer i døgnet og kan derfor generere elektricitet kontinuerligt.

Det er en fordel i forhold til jordbaserede solenergisystemer (systemer på Jorden), som kun kan producere elektricitet i løbet af dagen, og som afhænger af vejret.

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

Udfordringer

Et rumbaseret solcelleanlæg er baseret på et modulært design, hvor et stort antal solcellemoduler samles af robotter i kredsløb, men transporten af alle disse elementer ud i rummet er vanskelig, bekostelig og miljøbelastende.

Vægten af solpanelerne blev tidligt identificeret som en udfordring, men det blev løst gennem udviklingen af ultralette solceller (et solpanel består af mindre solceller).

Rumbaseret solenergi anses for at være teknisk gennemførlig primært som følge af fremskridt inden for nøgleteknologier, herunder letvægtssolceller, trådløs energioverførsel og rumrobotik.

Det er vigtigt at bemærke, at monteringen af blot ét rumbaseret solkraftværk kræver adskillige opsendelser af rumfærger.

Selvom rumbaseret solenergi er designet til at reducere CO₂-udledningen på lang sigt, er der betydelig udledning forbundet med opsendelserne - og, ikke mindst, betragtelige omkostninger.

Bliver nedbrudt hurtigere

Rumfærgerne kan på nuværende tidspunkt ikke genbruges, selvom virksomheder som Space X arbejder på sagen.

Genbrug af opsendelsessystemerne vil reducere de samlede omkostninger ved rumbaseret solenergi markant.

Selv hvis det lykkes os at bygge et rumbaseret solkraftværk, står driften også over for flere praktiske udfordringer. Solpanelerne kan blive beskadiget af rumaffald, og panelerne i rummet er ikke skærmet af Jordens atmosfære.

Intens solstråling betyder, at de bliver nedbrudt hurtigere end panelerne på Jorden, hvilket vil reducere den mængde energi, de er i stand til at generere.

Den trådløse energitransmissions effektivitet er endnu et 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 vil kun en lille del af den indsamlede solenergi nå frem til 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.

I 2020 testede US Naval Research Laboratory et solmodul og et energikonverteringssystem i rummet. I mellemtiden har Kina annonceret fremskridt med deres Bishan rum-solkraftværk med det formål at have et fungerende system i 2035.

I Storbritannien anser man en rumbaseret solenergiudvikling til 17 milliarder pund som et levedygtigt koncept baseret på den nylige Frazer-Nash Consultancy-rapport.

Projektet forventes at starte med små forsøg, der fører til et driftdygtigt solcelleanlæg i 2040.

2GW energi til Storbritannien

Solenergisatellitten ville være 1,7 kilometer i diameter og veje omkring 2.000 tons.

Den jordbaserede antenne fylder meget - omkring 6,7 kilometer gange 13 kilometer. Den vil sandsynligvis blive placeret offshore.

Satellitten vil levere 2GW energi til Storbritannien. Selvom det er en betydelig mængde energi, er det kun et lille bidrag til Storbritanniens produktionskapacitet, som er omkring 76 GW.

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

Mangeartet og fleksibel energilagring

Men efterhånden som teknologien udvikler sig, vil omkostningerne ved lancering og fremstilling falde støt, og omfanget af projektet vil give mulighed for massefremstilling, hvilket burde mindske omkostningerne i et eller andet omfang.

Hvorvidt rumbaseret solenergi kan hjælpe os med at nå nettonul i 2050, det skal vise sig.

Andre teknologier, som mangeartet og fleksibel energilagring, brint og vækst i vedvarende energisystemer er bedre forstået og kan anvendes lettere.

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.

Denne artikel er oprindeligt publiceret hos The Conversation og er oversat af Stephanie Lammers-Clark.