Elektrane između neba i Zemlje

Kapacitet Sunčeve energije na ovom je planetu ipak ograničen jer nam se svaki dan smrači. Istraživači su napor u traganju za proizvodnjom čiste energije iz obnovljivih izvora zato premjestili onamo gdje Sunce vječno sja – u svemir. No nisu svi oduševljeni razvojem svemirskih Sunčevih elektrana.

Solarni paneli na tlu i krovovima poslovno-stambenih zgrada, crijev koji upija Sunčeve zrake, goleme farne solarnih ploča, urbane impostacije sa stupovima na kojima se paneli okreću za Sunčevim zrakama – sve to dio je utopijske slike planeta budućnosti koji svoju energiju crpi iz čistih izvora. Međutim, ta bi se slika već za nekih petnaest do dvadeset godina mogla promijeniti, iako će izvor energije ostati isti. Umjesto solarnih panela na tlu i krovovima, na toj utopijskoj slici mogle bi se lako naći strukture sa solarnim panelima u Zemljinoj orbiti.

Idea o crpljenju Sunčeve energije kroz orbitalne strukture prisutna je već više od 70 godina. Zabilježio ju je 1941. Isaac Asimov u kratkoj priči ‘Razum’, prve su se studije počele raditi kasnih šezdesetih godina prošlog stoljeća, a posljednjih godina najjače svjetske nacionalne ekonomije pokrenule su vlastite razvojne projekte radi postavljanja Sunčevih megaelektrana u Zemljinoj orbiti. S druge strane, John Mankins – nekadašnji NASA-in fizičar, autor knjige ‘The Case for Space Solar Power’ i zaposlenik Deep Space Industries koji namjerava raditi rudaču s asteroidea – smatra da kapital može najbrže dovesti do razvoja solarnih elektrana u svemiru.

– Ne mogu zamisliti bolje rješenje nego da pronađem nekog tko je vrlo bogat, ima viziju i želi da se to dogodi. Nisam još pronašao takvog milijardera. Ali još tražim – kazao je Mankins za BBC Future.

Ipak, stvari nisu toliko spore ni kad je u pitanju javni sektor država koje mogu priuštiti istraživanje tehnologija upotrebljivih u svemiru. JAXA – japanski pandan američke NASA-e – temeljito razvija projekt solarno svemirske elektrane od 2001. te ga tijekom tridesetih godina ovog stoljeća planira dovršiti postavljanjem komercijalnog postrojenja od jednoga gigavata u visoku orbitu koje će prenositi energiju mikrovalovima. Europska multinacionalka Airbus Defense and Space razvija manji projekt od 10 kilovata, a koji bi poslužio kao prva cigla u budućoj megastrukturi. Ruska svemirska agencija Roscosmos razvija prototip svemirske solarke od 100 kilovata. Kineska udruga za znanost i tehnologiju pak planira već do 2025. u nisku orbitu postaviti postrojenje jednake snage, a do 2050. godine dovršiti rad na velikom postrojenju.

O američkim projektima ima najmanje govora, ali poznato je da je NASA istraživala tu mogućnost dok je Mankins radio ondje. No u Americi su doista privatnici počeli pokazivati zanimanje za novu solarnu energiju. Privatna tvrtka Solaren 2009. s američkom kompanijom Pacific Gas and Electric sklopila je ugovor prema kojem bi od ove godine trebala isporučivati struju proizvedenu u solarnoj elektrani iznad planeta. Ipak, pomakli su rok za početak rada prema kraju desetljeća. Ne slažu se ipak s Mankinsom da je privatni kapital pri razvoju tako složenih tehnologija najbolji.

– Solarne elektrane u svemiru eventualno će zamijeniti sve druge izvore energije. Mislim da nema dvojbi da će većina energije u idućih 100 godina doći iz svemira. Samo je pitanje kad. Engleska je dominirala svjetskim gospodarstvom za vrijeme industrijske revolucije zbog ugljena. SAD je dominirao svjetskom ekonomijom nakon otkrića nafte u Texasu 1901. godine. Uvjeran sam da će onaj tko razvije orbitalnu solarnu elektranu imati sličnu dominantnu poziciju u svjetskoj ekonomiji – rekao je za BBC Future Ralph Nansen, član grupe Solar High koja zastupa tu vrstu energije i traži od Vlade SAD-a da hitno investira u njezin razvoj.

Prednosti orbitalnih solarnih elektrana dovoljno su očite i velike. Procjena je da su Sunčeve zrake od 35 do 70 posto intenzivnije nego one koje kroz atmosferu dospiju do Zemljinog tla. Preskakanje atmosfere znači da neće biti problema sa sjenom oblaka koja onemogućuje prikupljanje solarne energije, a što je najvažnije, u orbiti na 35 tisuća kilometara iznad Zemlje bilo bi moguće pronaći poziciju u kojoj bi solarni satelit samo 44 sata na godinu pao u noć. Zbog tih prednosti solarni satelit mogao prikupiti i 40 puta više energije na godinu od jednog pogona na Zemlji. A uza sve to, prikupljao bi energiju neprekidno, osim ta 44 sata na godinu. Energija bi se prenosila mikrovalovima koji mogu proći kroz oblake bez ometanja, a zagrijavanje bi bio jedini izvor gubitka energije.

Najveći problem bio bi kako podignuti strukturu tešku 10 tisuća tona u orbitu na 35 tisuća kilometara daleko od Zemlje. Danas trošak za postavljanje u nisku orbitu iznosi oko 4600 dolara po kilogramu, a podizanje kilograma na 35 tisuća kilometara stajalo bi i 20.000 dolara, što znači da bi podizanje materijala u orbitalnu solarnu elektranu stajalo oko 200 milijardi dolara. Za isplativo postavljanje u orbitu prijevoz bi trebao biti oko 400 dolara po kilogramu, pri čemu bi gradnja velike elektrane u orbiti tražila stotine lansiranja na godinu i ne samo u jednoj godini.

Iako se toliko smanjenje cijena prijevoza u orbitu čini nemogućim, tvrtka SpaceX Elona Muska nedavno je najavila planove koji bi mogli omogućiti smanjenje troška podizanja u orbitu. Navodno radi na dizajniranju pogona koji bi se mogao ponovno upotrijebiti, što bi srušilo cijenu budući da su današnji raketni pogoni jednokratni. Vlasnik SpaceXa nada se doglednom rješenju cijene prijevoza materijala u orbitu na 1000 dolara po kilogramu. Zašto Musk nije Mankinsov dobrotvor s milijardama i vizijom? Jednostavno ne vidi orbitalne solarne elektrane kao isplative, a svojedobno je izjavljivao da bi te projekte trebalo ubiti. Tko ima pravo? Musk i drugi protivnici orbitalnih solarnih elektrana ili svi oni koji ih razvijaju? Sažnat ćemo dovoljno brzo, možda već za svog života.