Az egykor disztópikus fantáziának tartott űralapú napenergia hamarosan átalakíthatja a megújuló energia szektort.
1941-ben két űrhajós megkezdte azt a lehetetlennek tűnő bravúrt, hogy kiképezzen egy robotot, hogy működtessen egy napenergia-állomást az űrben, amely képes energiát sugározni a Naprendszeren keresztül.
Természetesen ez tisztán fikció volt – Isaac Asimov sci-fi író, az „Ok” című novellájának disztópikus cselekménye. Kevesebb mint két évtizeddel később azonban a valós tudósok elkezdtek azon töprengeni, hogy a megújuló energiaforrások valóban bevethetők-e a világűrben.
Tavaly a londoni King’s College kutatói megállapították, hogy 2050-re az űrben elhelyezett napelemek 80 százalékkal csökkenthetik Európa szárazföldi megújuló energiaszükségletét. De tényleg ilyen egyszerű?
Mi az űralapú napelem?
Az űralapú napenergia-rendszerek (SBSP) nagyon nagy műholdak konstellációjából állnak egy magasföldi pályán, ahol a nap az idő 99 százalékában látható.
Ezek a műholdak tükörszerű reflektorok segítségével gyűjtenék a napenergiát, és azt a Föld egy biztonságos fix pontjára sugároznák (robotok segítsége nélkül). Itt elektromos árammá alakítanák át, és egy energiahálózatba szállítanák, hogy otthonokba és vállalkozásokba kerülhessenek.
Az Egyesült Királyság Energiabiztonsági Minisztériuma és a Net Zero (DESNZ) megbízásából készült új tanulmány azt sugallja, hogy a kisméretű SBSP már 2040-től költség-versenyképessé válhat más kereskedelmi áramforrásokkal szemben, különösen, ha például a tengeri szélerőművek meglévő infrastruktúráján keresztül csatlakoznak a hálózathoz.
Az űralapú napenergia a jegy a fosszilis tüzelőanyagok felszámolására?
A világ húzza a lábát, amikor a fosszilis tüzelőanyagoktól való eltávolodásról van szó, a megújuló energia fellendülése ellenére.
Az olajról és a gázról való átállás a tavalyi, Belémben tartott COP30 klímacsúcs vitapontja lett, annak ellenére, hogy nem szerepelt a hivatalos napirenden. Több mint 90 nemzet támogatta egy olyan ütemterv ötletét, amely lehetővé teszi az egyes országok számára, hogy kitűzzék saját céljaikat a fosszilis tüzelőanyagok fokozatos megszüntetésére – de ennek minden említése kimaradt a végső megállapodásból.
Ennek ellenére 2025-ben először a szél- és a napenergia több villamos energiát termelt, mint a fosszilis tüzelőanyagok az EU-ban – miközben a fosszilis energia 36,7 százalékáról 29 százalékra csökkent a blokk villamosenergia-összetételében.
„Minden megújuló energiatechnológiának szerepe lesz az éghajlatváltozás kezelésében, különösen mivel az energiaigény várhatóan megduplázódik 2050-re” – mondta Dr. Adam Law, a Loughborough Egyetem Megújuló Energia Rendszerek Technológiai Központjának (CREST) kutatója az 2022 Plusz Greennek.
A megújuló energiaforrások számos okból kifolyólag időszakos problémákkal szembesülnek, beleértve az időjárási körülményeket és Európa elavult hálózatát. Ezért pazarolt el Nagy-Britannia elképesztő 1,47 milliárd fontot (körülbelül 1,67 milliárd eurót) a szélturbinák kikapcsolásával (korlátozás) és a gázüzemek bekapcsolásáért fizetett fizetéssel.
„Az SBSP előnye, hogy sokkal több napfény áll rendelkezésre az űrben – 1367 W/m2 megszakítás nélküli napfény, szemben az egyenlítői maximum 1000 W/m2-rel és az Egyesült Királyságban átlagosan 100 W/m2-rel, a jobb pályán lévő műholdak pedig szinte mindig látják a napot” – teszi hozzá Law.
Az űralapú napelem valódi költsége
A földön a napenergiát a világ legolcsóbb energiaforrásának tekintik. A legnaposabb országokban a napelem mindössze 0,023 euróba kerül egy egység energia előállításához – és a telepítés sokkal olcsóbb (és gyorsabb) a megújuló energiaforrásokhoz, például a szélhez képest.
De a technológia kijuttatása az űrbe nem lesz olcsó. A legújabb jelentések azt sugallják, hogy az SBSP fejlesztése várhatóan 15,8 milliárd eurónyi kutatást és fejlesztést igényel négy fázisban az első gigawatt méretű prototípus pályán való elkészítéséhez.
„Ezeknek a szerkezeteknek az űrben való kilövése és megépítése óriási léptékű, ezért a kezdeti költségek magasak lesznek” – mondja Law.
Az indítási költségek azonban „drámai mértékben” csökkentek, hogy az SBSP gazdaságosabbá váljon. A törvény szerint ennek fő oka a SpaceX és az újrafelhasználható rakéták megjelenése.
„A költségek csökkentése kulcsfontosságú az SBSP megvalósításához” – teszi hozzá, megjegyezve, hogy a napelemek megfizethető és sugárzásállóvá tétele egy másik döntő tényező lesz.
Míg sok startup, például a Space Solar az Egyesült Királyságban és a Virtus Solis az Egyesült Államokban állami és magánfinanszírozásnak köszönhetően fejleszt SBSP rendszereket, ezek karbantartása sem lesz könnyű feladat – különösen, ha a dolgok rosszul mennek.
„Fennáll a lehetőség a megnövekedett orbitális törmelékre, ezért a rendszereket ezeket a tényezőket szem előtt tartva kell megtervezni, például erősen moduláris felépítések alkalmazásával” – teszi hozzá Law.
A teljesítménysugár biztonsága egy másik kockázat, amelyet figyelembe kell venni. Law azonban azt állítja, hogy az intenzitása elég alacsony ahhoz, hogy megakadályozza az emberek és a vadon élő állatok károsodását.
Összességében az SBSP életre keltése „nehéz lesz, de ez nem jelenti azt, hogy nem érdemes megtenni” – teszi hozzá.
Természetesen a műholdak világűrbe küldése környezetvédelmi aggályokat is felvet.
2024-ben a NASA amerikai űrkutatási hivatal arra figyelmeztetett, hogy az SBSP a meglévő megújuló energiarendszerekhez hasonló üvegházhatású gázok kibocsátását eredményezheti, de kevesebbet, mint a fosszilis tüzelőanyagok.
Biztonsági kockázatot jelent az űralapú napenergia?
Az SBSP rendszerek könnyen célpontjává válhatnak az ellenséges államok számára, akik meg akarják rontani, lefokozni vagy megtagadni a rivális energiaszállítási képességét. Még a több európai országhoz csatlakozó tengeri szélfarm-flotta Északi-tengeren történő megépítésének terve is felkeltette az aggodalmakat, hogy „vonzó lesz a szabotázs számára”.
Míg a fosszilis tüzelésű erőműveket régóta sebezhetőnek tartották a támadásokkal szemben, a dán, norvég, svéd és finn közszolgálati műsorszolgáltatók 2023-as vizsgálata során kiderült, hogy Oroszországnak van egy olyan programja, amely az Északi-tengeren lévő szélerőműveket és kommunikációs kábeleket szabotálja.
Megállapította, hogy Oroszországnak van egy halászvonóhálónak álcázott hajója, és kutatóhajók, amelyek víz alatti megfigyelést végeznek, és feltérképezik a kulcsfontosságú helyszíneket az esetleges szabotázs miatt.
„A többi kritikus nemzeti infrastruktúrához hasonlóan ez is csábító célpont a kiberbűnözők, az államilag támogatott szereplők és a hacktivisták számára, akik zavart okoznak vagy geopolitikai előnyt szereznek” – mondja Frazer-Nash, egy tanácsadó cég, amely tavaly jelentést adott ki az SBSP biztonsági kihívásairól.
A jelentés kiemeli annak szükségességét, hogy a napelemes műholdakat a kezdetektől fogva „bennük rejlő biztonsággal és átfogó kockázatcsökkentési stratégiákkal” kell megtervezni.
Ez magában foglalja a multinacionális partnerségek és megállapodások kiépítését az energia megosztására és a biztonság fokozására, a folyamatos fenyegetésfigyelést, valamint annak biztosítását, hogy az ellátási láncok „erős” kiberbiztonsági megállapodást mutassanak be.
„Ha a fejlesztés korai szakaszában nem kezelik a biztonság és a kockázat kulcsfontosságú területeit, az korlátozhatja a benne rejlő lehetőségeket, mielőtt elkezdené” – mondja Frazer-Nash.
