Można zbudować dużą elektrownię na orbicie Ziemi

NASA zdążyła już wydać na ten projekt 23 mln dolarów. Inni – Rosja i Japonia – nie ujawniają swoich wydatków na ten cel. Ale parametry we wszystkich projektach są podobne, ponieważ wynika to z zasad techniki i fizyki. Elektrownia powinna być skonstruowana na orbicie geostacjonarnej na wysokości 36 tys. km nad Ziemią.

Umieszczone tam baterie słoneczne przechwycą osiem razy więcej promieniowania, niż gdyby były umieszczone w najbardziej korzystnym miejscu na powierzchni planety.

Gdyby zsumować powierzchnię baterii słonecznych orbitalnej elektrowni, powinna ona być kołem o średnicy około 10 km. Antena nadawcza miałaby kilometr średnicy. Natomiast na powierzchni Ziemi średnica „odbiornika” także sięgałaby 10 km. Byłby umieszczony prawdopodobnie na pustyni.

Zdaniem ekspertów z Jet Propulsion Laboratory (NASA), taka instalacja byłaby w stanie przesyłać z kosmosu na Ziemię do 10 gigawatów mocy (10 do dziewiątej potęgi watów), czyli mniej więcej tyle, ile dziesięć przeciętnej wielkości elektrowni atomowych. Przekaz odbywałby się za pomocą wiązki mikrofal.

Pomysł przekazywania energii z kosmosu na Ziemię pojawił się już w połowie ubiegłego stulecia, ale początkowo uważany był za niewykonalny – brak było technologii do efektywnego przesyłania energii na Ziemię. Sytuacja zmieniła się w 1973 roku, gdy Peter Glaser z laboratorium Arthur D. Little Inc. rozwiązał ten problem, opatentował metodę przesyłania energii za pomocą mikrofal.

NASA rozpoczęła wówczas prace studyjne, ich efektem był opublikowany rok później raport. Wynikało z niego, że możliwość taka realnie istnieje, choć jest to technologia zbyt droga. Przez kolejne cztery lata trwały prace różnych zespołów, opracowano szereg raportów, które w zasadzie powtarzały wnioski pierwszego raportu. W 1978 roku NASA wstrzymała prace studyjne nad orbitalną elektrownią.

A jednak, po trzech dekadach, pomysł znów jest rozważany przez ekspertów. Sytuacja polityczna, kurczące się zasoby kopalnych źródeł energii, rozwój inżynierii materiałowej oraz spadek cen ogniw słonecznych – wszystko to razem sprawiło, że eksperci widzą możliwość zbudowania takiej elektrowni jeszcze w pierwszej połowie XXI wieku. Podkreślają, że z technicznego punktu widzenia, budowa byłaby mniej skomplikowana, niż konstruowanie na orbicie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.

Symulacje dokonane przez NASA wykazały, że orbitalna elektrownia o mocy 4 GW będzie musiała mieć masę co najmniej 4 tys. ton. Jej elementy byłyby wynoszone najpierw na niską orbitę (300 km), a następnie, za pomocą silników jonowych, przenoszone na właściwą, orbitę. Przy takiej technologii koszt orbitalnej elektrowni o mocy 4 GW wyniósłby do 40 mld dolarów.

Ale naukowcy widzą możliwość budowy mniejszym kosztem. Chcą budować baterie słoneczne na Księżycu, z tamtejszych materiałów. Podobnie zamierzają produkować paliwo do rakiet na Srebrnym Globie. Koszt dostarczania elementów elektrowni z Księżyca byłby kilkadziesiąt razy mniejszy niż z powierzchni Ziemi.

Taką energię trudno przesłać

Rz: Wizja budowy elektrowni słonecznej w kosmosie przypomina science fiction. Czy to jest w ogóle możliwe?

Krzysztof Żmijewski:

Ależ oczywiście. Zbudowanie takiej elektrowni nie jest sztuką. Podobne urządzenia już istnieją – choćby w postaci baterii słonecznych na statkach kosmicznych. Problem polega na przesłaniu uzyskanej energii na Ziemię. Połączenie elektrowni z naszą planetą kablem nie wchodzi w grę. Rozwiązaniem, o którym się dyskutuje, jest transmisja bezprzewodowa. Można by użyć skoncentrowanej wiązki mikrofal, choć w praktyce energetyka się nią nie posługuje. To zresztą rozwiązanie bardzo ryzykowne. Lepiej sobie nie wyobrażać, co by było, gdyby wiązka zboczyła z trasy nadajnik – odbiornik i zaczęła omiatać Ziemię.

Czyli pomysł nie wypali?

Jeśli mamy zamiar robić coś w kosmosie, to takie instalacje trzeba tworzyć. A uzyskana z nich energia może być wykorzystana na miejscu, np. do produkcji sztucznych diamentów. Pytanie nie brzmi więc, czy budować, ale kiedy.

Kiedy?

Sądzę, że dojdzie do tego w ciągu 20 lat, może szybciej.

Z czego wynikają pomysły budowy elektrowni w tak dziwnych miejscach?

Zawsze są tacy ludzie, którzy pchają się tam, gdzie nie można wejść. I chwała im za to. Są rzeczy, których wartość nie mierzy się stopą zwrotu. Gdyby tak nie było, nie powstałby sputnik, nie byłoby lądowania na Księżycu.

Sądziłam, że powie pan, iż wynika to z konieczności poszukiwania alternatywnych źródeł energii, bo te tradycyjne niedługo się wyczerpią.

Ależ skąd. Mamy na Ziemi ogromne zasoby energii, które są marnotrawione. Proszę sobie wyobrazić, że aby żarówka mogła oddać 10 kg światła (energia elektryczna w przeliczeniu na kilogramy), w elektrowni musimy spalić 1000 kilogramów węgla!

Na tropie jakich innych niekonwencjonalnych rozwiązań pozyskiwania energii jest nauka?