Solarna energija u svemiru rješenje je koje traži problem

Dysonova sfera teoretska je struktura izgrađena oko zvijezde kako bi se iskoristila sva njezina energija. To je čista znanstvena fantastika. No čini se da su naši gospodari iz svijeta visoke tehnologije odlučni izgraditi jeftinu verziju Dysonove sfere oko Zemlje, okružujući je s dovoljno orbitirajućih solarnih panela i podatkovnih centara da zaklone zvijezde.

U teoriji, Dysonova sfera dokaz je visoko napredne civilizacije. U našoj stvarnosti, ova jeftina verzija sugerira da naša civilizacija možda stvara previše skupih i kompliciranih rješenja za probleme koji zapravo ne postoje.

Meta Platforms Inc. prošlog je tjedna najavila dogovor s tvrtkom Overview Energy, startupom iz Virginije, o budućoj kupnji do jednog gigavata električne energije proizvedene Overviewovom, također teoretskom, tehnologijom svemirske solarne energije. To bi uključivalo 1000 satelita u geosinkronoj orbiti (GEO) koji prikupljaju sunčevu energiju i zatim je šalju infracrvenim zrakama do panela na tlu udaljenih 35.000 kilometara. Prava sitnica.

Razmišljanje iza svemirske solarne energije ima nekog smisla: Sunce na Zemlji ne sja uvijek, što znači da solarni paneli na tlu ne prikupljaju energiju stalno. U svemiru nema oblaka koji bi zaklonili Sunce pa su, osim nekoliko puta godišnje oko ravnodnevice, paneli u GEO orbiti neprestano bombardirani sunčevim zrakama.

I... to je otprilike točka do koje ova tehnologija trenutno ima smisla. To je zato što, grubo rečeno, baterije postoje. Postoje i goleme tehnološke prepreke koje se moraju svladati kako bi se svemirska solarna energija doista mogla natjecati s njima.

Ekonomska opravdanost ovih sustava uvelike ovisi o tome koliko košta njihovo lansiranje u svemir. Pri izradi svojih osnovnih scenarija, tvrtke za svemirsku solarnu energiju obično predviđaju dan kada će takva lansiranja biti iznimno jeftina. Tvrde da će to učiniti cijenu njihove energije konkurentnom, ili čak jeftinijom od bilo kojeg zemaljskog izvora, uključujući industrijsku solarnu energiju sa sustavima za pohranu u baterijama.

Na svojoj web stranici, Overview Energy prikazuje grafikon troškova lansiranja u odnosu na troškove energije. Ako lansiranje košta 1000 dolara po kilogramu, tada je trošak energije oko 135 dolara po megavat-satu, prema tom grafikonu. Troškovi energije i lansiranja uredno padaju u tandemu, tako da lansiranje koje košta samo 200 dolara po kilogramu dovodi do troška energije od oko 40 dolara po megavat-satu, što bi ga učinilo jeftinijim od bilo kojeg trenutno dostupnog velikog izvora energije, prema najnovijem izvješću tvrtke Lazard Inc. o ujednačenom trošku energije (Levelized Cost of Energy).

 

Lansiranja još uvijek nisu ni približno tako jeftina. Najnoviji teret (za koji imamo objavljene cijene) koji je SpaceX-ov sustav Falcon Heavy odnio u geostacionarnu prijelaznu orbitu (GTO), kamo letjelice idu kako bi dosegle GEO, bio je meteorološki satelit GOES-19 u lipnju 2024. godine. Taj je put koštao 152,5 milijuna dolara, odnosno 30.500 dolara po kilogramu.

Uz takvu tarifu, svemirski solarni sustav tvrtke Overview Energy koštao bi više od 4100 dolara po megavat-satu, što je otprilike 45 puta više od solarne energije i skladištenja na tlu.

No recimo da Elon Musk, sada bogatiji za 158 milijardi teoretskih dolara, postane velikodušan i odredi cijenu leta Falcon Heavyja do GTO orbite na 4000 dolara po kilogramu. Čak i tada bi trošak energije iz svemirskih solara iznosio 540 dolara po megavat-satu, što je oko šest puta skuplje od zemaljskih solarnih panela i baterijskih sustava. Mnoge tvrtke za svemirsku solarnu energiju oslanjaju se na SpaceX-ov Starship, koji je još u razvoju, kao ključ za znatno niže troškove lansiranja. No prema trenutnom tempu, čini se da su godinama udaljeni od obavljanja rutinskih, jeftinih dostava.

To nas dovodi do sljedećeg nedostatka svemirske solarne energije: vremena. Ako ste izvršni direktor tvrtke koja troši goleme resurse i potrebna vam je energija za podatkovni centar "jučer", tada su vaš najbolji izbor solarna energija ili vjetar na tlu, koji su najjeftiniji i najbrži za izgradnju, kako napominje Lazard. Overview Energy, s druge strane, ne očekuje da će testirati svoju sposobnost slanja energije čak ni iz niske Zemljine orbite (LEO) prije 2028. godine. Možda neće moći isporučiti Meti taj gigavat energije još cijelo desetljeće.

Naravno, do 2040. godine lansiranja će vjerojatno biti jeftinija. Nedavna studija tvrtki Fraser-Nash Consultancy, Space Solar Engineering Ltd i Imperial Collegea u Londonu predviđa da će troškovi lansiranja pasti za 30 posto između 2030. i 2040. godine, na iznos između 747 i 1046 dolara po kilogramu. To bi svemirsku solarnu energiju učinilo jeftinijom od, primjerice, nuklearne energije, ali još uvijek ne bi bila dorasla starim, "dosadnim" zemaljskim obnovljivim izvorima.

I dok čekamo da lansiranja pojeftine, i ti će obnovljivi izvori postajati sve jeftiniji. To bi trebalo uključivati i baterije, koje će do tada imati iza sebe više od desetljeća poboljšanja učinkovitosti. Do 2040. godine na tlu će već biti mnogo, mnogo više solarnih polja i baterija. Kako će to utjecati na argumente za ispaljivanje još tisuća njih u svemir?

I još uvijek nema dokaza da je ijedna tvrtka za svemirsku solarnu energiju ovladala zastrašujućim inženjerskim izazovima koji uključuju izgradnju i održavanje golemih solarnih polja u orbiti udaljenoj više od 35.000 kilometara od Zemlje, što je najmanje 18 puta udaljenije od Starlinka i drugih LEO satelita. Space Solar, suautor studije o cijenama lansiranja, planira izgraditi sustav viši od Empire State Buildinga i širok gotovo 1,6 kilometara. Ništa slično tome nikada prije nije izgrađeno u svemiru; Međunarodna svemirska postaja bila bi poput šupe za alat u usporedbi s Taj Mahalom. Zatim morate svu energiju koju ovi paneli proizvedu prenijeti na Zemlju, često u obliku mikrovalova visoke gustoće, kako bi je prikupile kilometrima široke prijamne antene, gubeći pritom energiju u svakom koraku procesa.

Čak i ako riješite troškove i inženjering, i dalje će postojati jedan neizbježan nedostatak: svi će ti sateliti biti izloženi problemu svemirskog smeća i eksponencijalno će ga pogoršati. Prema podacima Svemirskih snaga (Space Force), u GEO orbiti se trenutno nalazi gotovo 1000 objekata. Samo 1000 satelita tvrtke Overview Energy udvostručilo bi taj broj. Niska Zemljina orbita (LEO) još je gušće naseljena s 28.000 objekata koji kruže uokolo, uključujući više od 11.000 komada krhotina.

 

A tvrtka Overview Energy nipošto nije jedina skupina koja jedva čeka postaviti solarne panele u orbitu. SpaceX je nedavno zatražio vladinu dozvolu za lansiranje milijun satelita za plutajuće podatkovne centre na solarni pogon. Njegov rival Blue Origin, koji je osnovao Jeff Bezos iz Amazon.com Inc.-a, zatražio je postavljanje 50.000 satelita za vlastiti projekt svemirskih podataka. Startup pod nazivom Starcloud želi ih 88.000. Alphabet Inc. radi na nečemu što se zove Project Suncatcher. Kina ima planove za Space Cloud na solarni pogon. I tako dalje.

Što svemir postaje gušći, to je veći rizik od sudara i zloglasnog Kesslerovog sindroma, kada se sudari otmu kontroli, a orbita postane neupotrebljiva streljana. Zagrijavanje planeta zbog efekta stakleničkih plinova također razrjeđuje donju atmosferu, potencijalno smanjujući količinu smeća koju niska Zemljina orbita može sigurno prihvatiti za 50 posto do 66 posto, prema prošlogodišnjoj studiji u časopisu Nature Sustainability.

Nijedan od tehnoloških moćnika koji troše stotine milijardi dolara na budućnost umjetne inteligencije još nije iznio uvjerljiv argument o tome zašto trebamo pretvoriti planet u divovsku bateriju za robote. Nasuprot tome, globalno zatopljenje uistinu jest problem, a solarna energija doista jest jedno od rješenja. S obzirom na to da ljudi na kopnu sve manje žele solarne farme u svojoj blizini, često iz dvojbenih razloga, postavljanje njih i podatkovnih centara tamo gdje će smetati samo astronomima može zvučati kao dobra ideja.

No ne treba vam teleskop da biste vidjeli brojne nedostatke; dovoljan je kalkulator. Argumentacija za zadržavanje obnovljivih izvora energije na Zemlji daleko je jednostavnija i lakša od pretvaranja znanstvenofantastičnih snova u stvarnost.