Ideja o prikupljanju Sunčeve energije iz orbite sve je ozbiljniji kandidat za budući izvor čiste električne energije. Nakon što je Caltech uspješno demonstrirao prijenos energije iz svemira na Zemlju, slični projekti razvijaju se diljem svijeta. No novo istraživanje pokazuje da glavne prepreke nisu tehničke, nego, zemaljske.
Koliko satelita za solarnu energiju stane u orbitu
Skupina talijanskih i njemačkih znanstvenika pokušala je izračunati koliko bi energije teoretski mogla isporučiti konstelacija satelita za prikupljanje solarne energije u geostacionarnoj orbiti. Cilj im je bio procijeniti dva ključna parametra: koliko takvih satelita realno može biti raspoređeno iznad Zemlje i koliku bi snagu svaki od njih mogao učinkovito poslati u svjetsku elektroenergetsku mrežu.
Da bi to procijenili, istraživači su izradili četiri scenarija s postupno strožim ograničenjima. U svima je zajednički faktor bio tzv. minimalni kutni razmak (MDA – Minimum Distance Angle) – najmanja dopuštena kutna udaljenost između satelita koja sprječava sudare i radio smetnje. Odabrana vrijednost od 0,1° već je vrlo konzervativna: svakom satelitu dodijeljen je “prostor” širine oko 147 kilometara, više od deset puta veći od samog satelita.
U prvom scenariju, bez dodatnih ograničenja, u geostacionarnoj orbiti moglo bi raditi oko 3600 takvih satelita. Kad se u obzir uzmu postojeći objekti u GEO orbiti i potreban sigurnosni razmak, broj se smanjuje na 2509.
Treći scenarij uvodi zemaljske čimbenike. Kako bi se energija iz svemira primila, potrebne su prijemne antene koje pretvaraju mikrovalove u električnu energiju. Trenutačno se mogu graditi samo na kopnu, ne i na moru, i to unutar 30° geografske širine od ekvatora, gdje se sateliti nalaze izravno iznad obzora. Što je lokacija udaljenija od ekvatora, snop postaje širi i zahtijeva veću površinu. S tim ograničenjima, broj mogućih postaja pada na 1771.
U četvrtom i najstrožem scenariju, gradnja prijemnih antena bila je ograničena na područja s gustoćom naseljenosti većom od 3000 stanovnika po kvadratnom kilometru, što su autori uzeli kao pokazatelj razvijene energetske infrastrukture. Rezultat: samo 364 aktivne postaje, gotovo 90 posto manje nego u početnom scenariju.
Koliko bi energije mogli poslati na Zemlju
Unatoč svim ograničenjima, potencijal ostaje značajan.
Ukupna snaga ovisi o površini solarnih panela, učinkovitosti ćelija, kutu pod kojim Sunčeve zrake pogađaju panele i količini zračenja u orbiti, koja je ondje gotovo stalna.
Autori su pretpostavili površinu od 10 km² i učinkovitost od 20 %.
Prema proračunima, svaki bi satelit mogao prikupiti oko 272 gigavata energije, ali nakon gubitaka u pretvorbi i prijenosu, do mreže bi stigao tek oko 1 gigavat po postaji. Ipak, čak i uz tako drastično smanjenje i u najstrožem scenariju, ukupna bi proizvodnja mogla pokriti približno 3 posto svjetske potrošnje električne energije, mali, ali mjerljiv doprinos globalnoj energetskoj bilanci.
Znanstvenici ističu da su svi njihovi proračuni iznimno oprezni. Procijenjena učinkovitost prijenosa od svega 0,3 posto čini se pretjerano niskom i teško objašnjivom, a ni ograničenja poput desetostrukog razmaka među satelitima ili zabrane gradnje prijemnih antena na moru i obradivim površinama ne moraju nužno odražavati stvarne uvjete. Uz realniji pristup, procijenjeni bi potencijal mogao biti znatno veći.
Ipak, i uz sve te oprezne procjene, činjenica da bi sateliti za prikupljanje solarne energije mogli pokriti nekoliko posto svjetske potrošnje električne energije pokazuje koliko je tehnologija blizu primjeni. Nije slučajno da sve više država i kompanija ulaže u razvoj ovih sustava, jer ako i mali dio Sunčeve energije prikupljene iz orbite stigne na Zemlju, to bi moglo promijeniti način na koji svijet proizvodi i koristi energiju.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
