Bezprzewodowa energia słoneczna: futurystyczne zastosowanie energii słonecznej o potencjalnym wpływie globalnym

• Autor:
• nazwisko autora

  Foresight Quantumrun
• 14 kwietnia 2022 r.

Podsumowanie spostrzeżeń

Wykorzystanie energii słonecznej z kosmosu w ramach projektu Space Solar Power Project (SSPP) może na nowo zdefiniować sposób, w jaki uzyskujemy dostęp do energii i ją wykorzystujemy, oferując bardziej niezawodną i czystszą alternatywę dla tradycyjnych źródeł. Sukces projektu może doprowadzić do znacznego spadku kosztów energii, zdecentralizowanych systemów energetycznych i przyspieszenia globalnej dekarbonizacji, a także powstania nowego przemysłu energii kosmicznej. Jednak podróż w kierunku kosmicznej energii słonecznej wiąże się również z wyzwaniami, w tym znacznymi inwestycjami początkowymi, przeszkodami technicznymi i regulacyjnymi oraz potencjalnymi napięciami geopolitycznymi.

Kontekst bezprzewodowej energii słonecznej

Projekt napędzający rozwój bezprzewodowej energii słonecznej i kierowany przez CALTECH nosi nazwę Space Solar Power Project (SSPP). Celem projektu jest bezprzewodowe przesyłanie energii na Ziemię za pomocą mikrofal. Ta energia słoneczna będzie następnie pozyskiwana na dużą skalę z kosmosu za pomocą satelitów przenoszących energię, obciążonych panelami słonecznymi. Satelity zbierałyby energię słoneczną za pomocą gigantycznych luster, które emitowałyby fale słoneczne na szereg kolektorów słonecznych, które są znacznie mniejsze niż lustra. Ostatecznym celem projektu jest przezwyciężenie ograniczeń ziemskich elektrowni słonecznych i wyeliminowanie potrzeby magazynowania energii. 

W najbliższym czasie najważniejszym wyzwaniem stojącym przed badaczami projektu jest ograniczenie utraty energii z kosmosu podczas jej przesyłania na powierzchnię Ziemi. Na szczęście dokonuje się postęp. W oparciu o aktualną mapę drogową projektu oczekuje się, że inicjatywa osiągnie fazę uruchomienia w pierwszym kwartale 2023 r., a CALTECH otrzyma 100 mln USD w sierpniu 2021 r. na SSPP. 

Tym kamieniem milowym będzie wystrzelenie prototypów demonstracyjnych na orbitę ziemską. Prototypy te reprezentują wielofunkcyjną technologię, która będzie przekształcać światło słoneczne w energię elektryczną, a następnie przesyłać ją bezprzewodowo w wolną przestrzeń za pomocą częstotliwości radiowych i mikrostruktur do dystrybucji. (Warto zauważyć, że rząd chiński finansuje również podobną inicjatywę badawczą za pośrednictwem Szkoły Mikroelektroniki Uniwersytetu Chongqing.)

Zakłócający wpływ

W przeciwieństwie do tradycyjnej energii słonecznej produkowanej na Ziemi, na którą mogą mieć wpływ warunki pogodowe i światło dzienne, energia słoneczna pozyskiwana z przestrzeni kosmicznej może stanowić bardziej niezawodne źródło. Ta funkcja mogłaby pozwolić energii słonecznej działać jako opcja zasilania podstawowego, przyjmując rolę zwykle wypełnianą przez paliwa jądrowe lub kopalne, takie jak węgiel i gaz. Przejście na energię słoneczną wykorzystywaną w przestrzeni kosmicznej może zmienić przemysł energetyczny, zapewniając czystsze i bardziej niezawodne źródło energii.

Projekt SSPP, jeśli zakończy się sukcesem i zostanie wdrożony na szeroką skalę do lat 2050. XXI wieku, może doprowadzić do znacznego spadku cen energii. Podstawowy koszt obejmowałby budowę infrastruktury i produkcję satelitów potrzebnych do przesyłania energii słonecznej z kosmosu, ale po ich ustanowieniu łatwość dostępu do tego obfitego źródła energii może obniżyć koszty. Dla osób prywatnych może to oznaczać tańsze rachunki za energię, natomiast przedsiębiorstwa mogą skorzystać na obniżonych kosztach operacyjnych. 

Jednakże początkowe inwestycje w infrastrukturę i technologię mogą być znaczne, a ponadto mogą pojawić się przeszkody techniczne i regulacyjne do pokonania. Dla rządów oznacza to stworzenie polityki zachęcającej do inwestycji i rozwoju w tym obszarze, przy jednoczesnym zapewnieniu spełnienia wymogów bezpieczeństwa i ochrony środowiska. Być może instytucje edukacyjne będą musiały dostosować programy nauczania, aby przygotować kolejne pokolenie inżynierów i naukowców na nowe wyzwania w produkcji energii. 

Implikacje bezprzewodowej energii słonecznej

Szersze konsekwencje bezprzewodowej energii słonecznej mogą obejmować: 

• Kraje rozwijające się czerpią korzyści z nieprzerwanych dostaw energii, aby odzwyczaić swoje gospodarki od form energii opartych na węglu, co prowadzi do czystszego i bardziej samowystarczalnego krajobrazu energetycznego.
• Coraz bardziej zdecentralizowane systemy energetyczne, ponieważ odległe społeczności i miasta mogą pozyskiwać energię z przestrzeni kosmicznej, zamiast wymagać budowy rozległych linii przesyłowych w celu połączenia ich z sieciami krajowymi, wspierając lokalną autonomię i zmniejszając koszty infrastruktury.
• Przyspieszenie tempa globalnej dekarbonizacji w miarę możliwości łatwiejszego i bardziej niezawodnego dostarczania większej ilości energii słonecznej, co przyczyni się do znacznej redukcji globalnej emisji gazów cieplarnianych.
• Rozwój nowego przemysłu energii kosmicznej i nowatorskich karier wspierających ten przemysł, tworzących możliwości zatrudnienia i stymulujących wzrost gospodarczy w sektorach związanych z technologią kosmiczną i energią odnawialną.
• Rządy tworzą politykę regulującą energię słoneczną wykorzystywaną w przestrzeni kosmicznej, co prowadzi do nowych ram prawnych, które równoważą ochronę środowiska, bezpieczeństwo i interesy handlowe.
• Potencjalne ograniczenie ubóstwa energetycznego w miarę, jak energia słoneczna pozyskiwana z przestrzeni kosmicznej stanie się bardziej dostępna i przystępna cenowo, co doprowadzi do poprawy standardów życia i możliwości gospodarczych w regionach o słabiej rozwiniętym dostępie do sieci.
• Zmiana w planowaniu urbanistycznym i projektach architektonicznych w celu uwzględnienia kosmicznych systemów energii słonecznej, prowadząca do nowych standardów budowlanych i układów społeczności, które optymalizują efektywność energetyczną.
• Pojawienie się programów edukacyjnych skupiających się na kosmicznej energii słonecznej, co doprowadziło do wykształcenia nowego pokolenia specjalistów przeszkolonych w tej specjalistycznej dziedzinie i zwiększenia postępu technologicznego.
• Potencjalne napięcia geopolityczne wynikające z kontroli i dostępu do kosmicznej energii słonecznej, prowadzące do nowych międzynarodowych porozumień i współpracy w celu zapewnienia sprawiedliwej dystrybucji i zapobiegania konfliktom.

Pytania do rozważenia

• Jakie wyzwania związane z konserwacją stawiają obiekty wykorzystujące energię słoneczną w kosmosie w porównaniu z tymi zbudowanymi na Ziemi? 
• Czy bezprzewodowa energia słoneczna jest lepsza niż już istniejące źródła zasilania i jakie są jej potencjalne wady? 
• Czy wytwarzanie energii słonecznej w przestrzeni kosmicznej jest bardziej ekonomiczne w porównaniu z opcjami wytwarzania energii na lądzie?