Kosmické sluneční elektrárny

Slunce by se brzy mohlo stát velmi účinným zdrojem výroby elektrické energie. Stačí k tomu málo – solární panely umístěné na zemské oběžné dráze.

Už celá desetiletí se uvažuje o tom, jak snížit závislost lidské civilizace na fosilních palivech. Cena energetických zdrojů a tedy i elektřiny, bude trvale růst. Mnozí odborníci se vážně zabývají myšlenkou, jak co nejlépe využít energie Slunce přímo v kosmu. V Japonsku a v USA se uvažuje o projektu vesmírné sluneční elektrárny.

S touto myšlenkou přišel v roce 1968 americký inženýr Peter Glaser. Podle něj by stačilo umístit na oběžnou dráhu Země řadu rozměrných solárních panelů o cel­kové velikosti zhruba padesáti čtverečních kilometrů. Každý panel bude vyrábět energii v řádu gigawattů. Tyto panely budou vynášet do vesmíru opakovaně použitelné rakety s nosností až dvě stě padesát tun nákladu (dnešní raketoplán unese asi padesát tun). O údržbu panelů se postarají stovky kosmonautů.
Energie, kterou panely zachytí, bude prostřednictvím kilometr dlouhé antény, směřující k zemskému povrchu, přeměněna na mikrovlnné záření. Anténa se bude pohybovat nezávisle na soustavě solárních panelů, které budou trvale obráceny k Slunci. Příjem energie zajistí mohutná pozemská anténa o rozloze sto čtverečních kilometrů. Glaserův nápad vyžaduje obrovské investice, není však nesmyslný a to ani z ekonomického hlediska. Solární panel, umístěný na oběžné dráze, může vyrábět až dvacetkrát více elektřiny než panel na zemském povrchu. Neomezuje jej střídání dne a noci, oblačnost ani pohlcování světla atmosférou. Na geostacionární oběžné dráze s výškou 36 tisíc kilometrů, dopadá na každý čtvereční metr satelitu nasměrovaného k Slunci, 1360 wattů energie v nepřetržitém proudu. Vezmeme-li v úvahu množství energie, nutné k výstavbě vesmírné sluneční elektrárny, bude taková elektrárna vyrábět stále šestkrát více energie než pozemská.

DŘÍVE A DNES
V sedmdesátých letech se podobným projektem zabýval úřad NASA spolu s americkým ministerstvem energetiky. Závěr zněl: výstavba elektrárny je technicky možná, ale náklady jsou příliš vysoké. Od té doby se mnoho změnilo a lety do vesmíru jsou mnohokrát levnější. Zvýšila se účinnost solárních panelů, a to až čtyřikrát. Při stejném výkonu mohou být několikrát menší. Zdokonaleny byly i antény, takže místo kilometrového monstra by dnes energie v podobě mikrovln mohla k Zemi proudit prostřednictvím malého vysílače, složeného z několika částí. Elektrárnu by dnes mohly sestavit místo kosmonautů roboti za zlomek nákladů. Už v roce 1995 se na výhody vesmírné elektrárny poukazovalo v jedné studii vypracované pro NASA. O financování projektu neměl v USA v té době nikdo zájem. Jiný přístup zvolila japonská vláda. Výzkumem slunečních elektráren v kosmu se tam od osmdesátých let zabývá několik univerzit. Významnou měrou na něj přispívá ministerstvo hospodářství, průmyslu a obchodu i japonský vesmírný úřad JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency).

ČISTÁ ENERGIE
Japonská vláda má zájem na dostupné energii, která by snížila závislost země na dovážených surovinách. Zároveň by šlo o čistou energii bez nežádoucích emisí. Cílem japonských odborníků je vytvořit zařízení, které bude stát méně než miliardu dolarů a bude moci vyrábět energii za cenu sedmi až osmi centů za kilowatthodinu. Je to sice více než cena za energii vyrobenou z uhlí, ale méně než cena kilowatthodiny vyprodukované v jaderné elektrárně. Japonská sluneční elektrárna by se měla skládat z dvojice zrcadel o velikosti 2,5 až 3,5 čtverečního kilometru. Zrcadla soustředí sluneční záření na dvojici panelů s fotovoltaickými články o průměru 1,25 kilometru. Zrcadla budou spojena s vysílačem dlouhým 1,8 kilometru, který energii přemění na mikrovlnné záření, a v této podobě ji pošle k pozemskému přijímači. Tam se energie opět změní v elektřinu, která bude dodávána do rozvodné sítě. Projekt by měl být dokončen kolem roku 2030.

VOJENSKÉ VYUŽITÍ
O elektrickou energii z vesmíru má zájem i americké ministerstvo obrany. Loni v září doporučilo vládě, aby v následujícím desetiletí vyhradila deset milionů dolarů na vývoj malého satelitu, který bude schopen zamířit k Zemi proud energie. Podobné družice by mohly pokrýt signálem přesně určené místo na zemském povrchu a umožnit tak vojsku získat zdroj energie, například k dobití baterií kdekoli v dosahu satelitu. Stejným způsobem by mohly být takovou elektřinou trvale zásobovány odlehlé vojenské základny, kde se elektrická energie jinak vyrábí až desetinásobně dráž ve srovnání s běžnými tržními cenami.

Soustředěné mikrovlnné záření by zřejmě mohlo ovlivňovat i počasí. Modely například ukazují, že včasným zahříváním určité masy vzduchu by bylo možné zabránit vzniku tornád.

Prvním krokem ke konstrukci využitelných kosmických elektráren je podstatné zlepšení výkonu solárních panelů. Až čtyřikrát je třeba snížit cenu dopravy do kosmu. Existují i bezpečnostní rizika, například pro leteckou dopravu, kterou by proudy energie z vesmíru mohly ohrozit. Bude nutné vyloučit i špatné nasměrování energetického paprsku v případě technické poruchy.

 

Zdroj: 100+1

 

Autor článku Kosmické sluneční elektrárny: převzatý článek 01.30.2008