Fantastické projekty: Energie z kosmu

Sběr sluneční energie ve vesmíru a její přenos na Zemi může znít jako sci-fi a původně tomu tak bylo. V roce 1941 napsal americký spisovatel Isaac Asimov povídku s názvem „Rozum“, ve které vesmírné solární farmy shromažďují energii a směrují ji vysokoenergetickými paprsky na Zemi. Od té doby vědci zkoumají, jak takový sen uskutečnit. 

Fantastické projekty: Energie z kosmu

ABSTRACT: Can solar electricity be generated outside the Earth and delivered to its surface? Current research projects in the US, Australia, Japan or China are turning science fiction into reality.


Nutno dodat, že tento nápad poprvé popsal ruský vědec Konstantin Ciolkovskij (1857–1935), ale jako inženýrský koncept jej poprvé navrhl česko-americký vědec Peter Eduard Glaser (1923–2014). Žatecký rodák emigroval po komunistickém převratu v roce 1948 a v USA se stal významným odborníkem v oblasti výzkumu kosmu. Dr. Glaser věnoval celý svůj život využití slunečních paprsků pro potřeby energetiky. Je autorem inženýrského řešení Solar Power Satelite – SPS, které představil už v roce 1968 a v roce 1973 získal i příslušný patent. Vypracoval projekt a doporučil vyslat sluneční elektrárny na geostacionární dráhu ve výšce asi 36 tisíc kilometrů nad rovníkem, kde by mohly zachycovat sluneční záření téměř bez přestávek, aniž by mělo vliv střídání dne a noci. Glaserovu myšlenku rozpracovaly konstrukční týmy firmy Boeing a později Marshallova kosmického střediska NASA, Ministerstva energetiky USA a NASA.


ČEKÁNÍ NA POKROK

Vývoj různých technologických stavebních bloků od té doby pokročil a v průběhu let bylo navrženo mnoho přístupů k technologii SPS ze zrcadlových satelitů na mikrovlnné paprsky a na laserové technologie. Dodnes však byly realizovány pouze vybrané subsystémy. 

Koncept sluneční energie shromážděné na vesmíru využívá bezdrátový přenos energie pro použití na Zemi, na Měsíci nebo na jiných planetách. Satelity mohou sluneční energii těžit z vyššího slunečního osvětlení nefiltrovaného atmosférou, nebo dokonce trvalého slunečního světla na některých oběžných drahách. Nabízejí proto možnost flexibilně přenášet čistou energii různým vzdáleným uživatelům. Ve srovnání se sběrem energie na povrchu planety mají sluneční kolektory satelitu výhodu v tom, že nejsou ničím ovlivněny, ani atmosférou planety nebo místní topografií a mohou fungovat nezávisle na náklonu nebo rotaci planety.

Satelity sluneční energie jsou podle návrhu relativně velké struktury a konstruktéři čekají na další vývoj v řadě klíčových technických oblastí, které posouvají hranice toho, co je v současné době ve vesmíru proveditelné. Je to jednak výroba velmi velkých struktur a jejich materiál (na Zemi nebo přímo ve vesmíru?) a jednak efektivní přeměna solární energie na elektrickou a elektrické na mikrovlnnou/laserovou. Vědci musí řešit ovládání satelitů i přeměnu přijaté mikrovlnné či laserové energie na elektrickou v místě příjmu.
 

Japonský plán získávání energie z Měsíce
Zdroj: Shimizu
 


PENTAGON V PRVNÍ LINII

Přenos energie z kosmu kamkoliv na Zem má samozřejmě velký vojenský význam. Není proto překvapením, že jsou to právě vědci pracující pro Pentagon, kteří úspěšně otestovali ve vesmíru solární panel o velikosti krabice od pizzy, navržený jako prototyp budoucího systému pro odesílání elektřiny z vesmíru zpět do jakéhokoli bodu na Zemi.

Panel známý jako fotovoltaický radiofrekvenční anténní modul (PRAM) byl poprvé spuštěn v květnu 2020 a byl připojen k bezpilotnímu letounu Pentagonu X-37B, aby využil sluneční světlo k přeměně na elektřinu. Obíhá Zemi každých 90 minut. Je navržen tak, aby co nejlépe využíval světlo v prostoru, které neprochází atmosférou.

Nejnovější experimenty ukazují, že panel 12 × 12 palců je schopen produkovat pro přenos 10 W energie. To je asi dost na napájení tabletu. Projekt ale počítá s desítkami panelů, a pokud se osvědčí, mohl by znamenat revoluci v tom, jak se energie generuje a distribuuje do vzdálených koutů světa. 

Některé odhady uvádějí jako možný výkon několik gigawattů, což by stačilo pro jedno město. Jedinečnou výhodou, kterou mají satelity sluneční energie proti jakémukoli jinému zdroji, je jejich globální nastavitelnost. Bude možné poslat energii do Chicaga a o zlomek sekundy později, pokud to bude potřebné, třeba do Prahy. Klíčovým faktorem je ekonomická životaschopnost. 

Mise amerického vesmírného letounu X-37B je stále zahalena tajemstvím, přičemž experiment PRAM je jedním z mála detailů známých o jeho účelu. Projekt byl financován a vyvinut v rámci Pentagonu, Fondu pro zlepšení energetické operační schopnosti (OECIF) a americké námořní výzkumné laboratoře ve Washingtonu, DC.

Letos v srpnu oznámil Kalifornský technologický institut (Caltech), že plánuje do roku 2023 spustit testovací pole Space-based Solar Power Project (SBSP) a zároveň prozradil, že Donald Bren a jeho manželka Brigitte, oba správci Caltechu, financují od roku 2013 tento projekt částkou přesahující 100 milionů $. 
 

Takto si NASA představuje solární elektrárnu na běžné dráze.
Zdroj: NASA
 


SVĚT NECHCE ZŮSTAT POZADU

Také Evropská kosmická agentura (ESA) shromažďuje nápady pro projekty solární energie získané na vesmíru (Space-based Solar Power). V loňském roce také britská vláda zadala výzkum systémů SBSP, které by pomocí satelitů sluneční energie sbíraly energii a přeměňovaly ji na vysokofrekvenční rádiové vlny, aby ji paprskem přenesly zpět na zem. 

A před několika týdny byl australské vládě předložen ambiciózní vesmírný sluneční plán SPS Alpha. Australská společnost Solar Space Technologies (SST) chce rovněž vypustit solární panely na oběžnou dráhu. Projekt slibuje obrovské množství levné energie bez emisí uhlíku. Společnost SST plánuje v příštích pěti letech umístit celou malou sluneční elektrárnu na nízkou oběžnou dráhu Země a větší zařízení za 10 let na geostacionární oběžnou dráhu. 

Platforma SPS Alpha by obsahovala 7 km dlouhou páteř spojující pole pro přeměnu energie (včetně fotovoltaických článků) s heliostatickým polem, které by mohlo shromaž­ďovat a směrovat energii. Mohlo by to být sestaveno ve vesmíru roboty ovládanými ze Země. Přijímací stanice by tuto energii sbíraly z mikrovlnných paprsků a přenesly ji do sítě. Modulární systém by byl schopen dodávat kdekoli od 100 MW do 2 GW do jednoho přijímače. Asi deset satelitů by zajišťovalo australské potřeby elektřiny. Doplňovaly by se tak stávající energetické systémy, včetně obnovitelných zdrojů elektřiny. I přes zjevnou ochotu australské vlády investovat do SBSP je však třeba překonat velké finanční překážky.


ESA se také hodlá zaměřit na Space-based solar power – SBSP.
Zdroj: ESA
 


BUDE NÁS MĚSÍC ZÁSOBOVAT?

Jeden z projektů japonské společnosti Shimizu odpovídá na tuto otázku kladně. Jeho základem je sluneční elektrárna kolem našeho přírodního souputníka.

Poprvé přišli Japonci s touto futuristickou myšlenkou už před deseti lety, ale nesetkali se s velkým pochopením. Jádrem projektu jsou solární panely, které by se nainstalovaly na měsíčním povrchu. Tvořily by na měsíčním rovníku pás široký asi 400 km a dlouhý 11 tisíc km čili jakýsi lunární prstenec, který by zachytával sluneční záření, měnil ho elektrickou energii, která by se vysílala na Zem. Projekt by si vyžádal astronomické náklady, a proto byl odsunut do pozadí.

Po havárii v japonské jaderné elektrárně Fukushima se tento nápad nezdá už tak nepřijatelný. Společnost dokonce předpokládá, že by se mohl začít realizovat v roce 2035. Už oznámila, že začíná vyvíjet roboty, které by mohly z povrchu Měsíce získávat potřebné suroviny a vyrábět z nich sluneční panely přímo na měsíčním povrchu. Jednalo by se o výkon 13 000 TW. Sluneční pole zvané „Luna Ring“ by pak pomocí laserů a mikrovlnného přenosu přenášelo konstantní proud energie na přijímací stanice na planetě.

Rovněž vědci z Čínské akademie vesmírných technologií tvrdí, že již testují možnosti dodávek elektřiny z orbitu a hodlají stanici postavit do roku 2050, uvádí článek v Sydney Morning Herald.

Čínská korespondentka Kirsty Needhamová uvádí jako zdroj informací čínský deník Science and Technology Daily. Jedná se o oficiální noviny čínského Ministerstva vědy a technologie.

Článek cituje pracovníka Čínské akademie vesmírných technologií Pang Zhihao, který říká, že tato technologie by poskytla „nevyčerpatelný zdroj čisté energie“ bez rušení atmosférou, oblačností nebo obdobími nočního času. Čína prý hodlá postavit stanici do roku 2050. Vesmírná agentura údajně v současné době staví experimentální model na testovacím místě ve městě Čchung-čching (Chongqing). Tato aglomerace má asi 30 milionů obyvatel.


Vědci Pentagonu jako první úspěšně otestovali přenos energie z kosmu na Zem.
Zdroj: Pentagon

 

Také australské vládě byl předložen ambiciózní plán SPS Alpha.
Zdroj: NASA 
 

Tomáš Brejcha

Související články

Vodík místo plynu. Vídeň přestavuje elektrárnu. Když se přestavba povede, bude to šance pro dalších 115 turbín po celé Evropě

Do roku 2040 chce Vídeň ukončit spalování fosilních paliv a dosáhnout klimatické neutrality. Jednou z cest se nejen pro rakouskou…

Největší energetický projekt lidstva. Zde má vzniknout „malé Slunce na Zemi“

Má potenciál zbavit lidstvo závislosti na fosilních palivech. Termojaderná fúze je proces, který pohání Slunce i všechny další hvě…

Nová pracovní pozice Koordinátor Národního sekretariátu GEO/Copernicus

Česká informační agentura životního prostředí vypisuje výběrové řízení na pozici Koordinátor Národního sekretariátu GEO/Copernicus…

Ve Švédsku byla postavena první dřevěná větrná elektrárna

Na švédském ostrově Björkö poblíž Göteborgu vyrostla údajně první větrná elektrárna ze dřeva, konkrétně z vrstveného dýhovaného ře…

V Roztokách dávají světu vynálezy, které významně šetří spotřebu elektřiny

Evropské inovační centrum Eaton v Roztokách u Prahy vyvíjí technologie, které mají ušetřit spotřebu elektrické energie. Jako jedno…

Kalendář akcí

Cirkulární řešení v podnicích

17. 08. 2022 09:00 - 10:00
On-line
Zveme vás na webinář, který se bude konat ve středu 17. 8. 2022 od 9:00 do 10:00.  

Seminář: Dotace na úsporu energií pro veřejný sektor

31. 08. 2022
Online
Národní a evropské programy na podporu úspor energie do roku 2030    

VYKUROVANIE EXTRA 2022

05. 09. 2022 13:00 - 06. 09. 2022 21:00
Grand Hotel Bellevue****, Horný Smokovec - Vysoké Tatry
Jubilejný 30. ročník odbornej konferencie s podtextom Budúcnosť zásobovania budov teplom v SR sa uskutoční na začiatku septembra vo Vysokých Tatrách.

Alternatívne zdroje energie (ALER) 2022

07. 09. 2022 11:30 - 09. 09. 2022 12:00
Liptovský Mikuláš
17. ročník Medzinárodnej vedecko-odbornej konferencie ALTERNATÍVNE ZDROJE ENERGIE / ALTERNATIVE ENERGY RESOURCES, viac na http://aler.sk

ENERGY-HUB je moderní nezávislá platforma pro průběžné sdílení zpravodajství a analytických článků z energetického sektoru. V rámci našeho portfolia nabízíme monitoring českého, slovenského i zahraničního tisku.

72128
Počet publikovaných novinek
2092
Počet publikovaných akcí
810
Počet publikovaných článků
ENERGY-HUB využívá zpravodajství ČTK, jehož obsah je chráněn autorským zákonem.
Přepis, šíření či další zpřístupňování jakéhokoli obsahu či jeho části veřejnosti je bez předchozího souhlasu výslovně zakázáno.
Drtinova 557/10, 150 00 Praha 5, Česká republika