Японія почне отримувати сонячну енергію з космосу 2025 року. Сонячною електростанцією стане невеликий супутник вагою 180 кг, який передаватиме пакети енергії по 1 кВТ з висоти 400 км.
Космічний апарат використовуватиме фотоелектричну панель площею 2 кв. м для заряджання акумулятора, а потім перетворюватиме накопичену енергію на мікрохвилі і направлятиме на приймальну антену на Землі. Повідомляється, що передача кожного пакета в 1 кВт займатиме всього кілька хвилин. Потужність першої космічної енергостанції буде невеликою, а отримання з неї енергії – непостійним, але розробка знаменує важливий крок у космічній сонячній енергетиці. Інженерні концепції поступово перетворюються на проєкти, що працюють.
Про плани почати отримувати на Землі енергію з орбіти розповів радник японського дослідницького інституту Japan Space Systems Коїті Ідзічі на Міжнародній конференції з енергетики з космосу. Він виклав дорожню карту Японії зі створення на орбіті мініатюрної сонячної електростанції, яка передаватиме енергію з низької навколоземної орбіти на Землю мікрохвильовим променем. Це буде невеликий супутник вагою 180 кг, який передаватиме потужність 1 кВТ з висоти 400 км. Один кіловат – це кількість енергії, необхідна для роботи побутового приладу, наприклад невеликої посудомийної машини, протягом години, залежно від його розміру. Це далеко від масштабу, необхідного для комерційного використання такої енергогенерації, але для тестування нової технології цілком достатньо.
Космічний корабель використовуватиме бортову фотоелектричну панель площею 2 кв.м для зарядки акумулятора. Потім накопичену енергію буде перетворено на мікрохвилі і спрямовано на приймальну антену на Землі. Оскільки космічний апарат рухається дуже швидко – зі швидкістю 28 000 км/год – елементи приймальної антени мають бути рознесені на відстані 40 км одна від одної з інтервалом у 5 км для забезпечення ефективного збору енергії.
За словами Ідзічі, передача 1 кВт займатиме лише кілька хвилин, тоді як необхідна для неї енергія накопичуватиметься в батареї кілька днів. Тобто передачі будуть поки що навіть не щодобовими.
Місія, яка є частиною проєкту під назвою OHISAMA (з японської перекладається як “Сонце”), планується до запуску 2025 року. Дослідники вже продемонстрували бездротову передачу сонячної енергії на Землі зі стаціонарного джерела. У грудні вони планують провести передачу з літака. За словами Ідзічі, літак буде оснащений такою ж сонячною панеллю, як і космічний апарат, і передаватиме енергію на відстань від 5 до 7 км.
Генерація сонячної енергії в космосі, вперше описана 1968 року колишнім інженером програми “Аполлон” Пітером Глейзером, довго вважалася науковою фантастикою. Хоча теоретично це можливо, технологія здавалася непрактичною і занадто дорогою через необхідність будівництва величезних конструкцій на орбіті для отримання необхідної потужності. Однак, за словами експертів, які виступали на конференції, ситуація змінилася завдяки останнім технологічним досягненням і нагальній потребі декарбонізації світової енергетики для боротьби зі зміною клімату. Успіхи в робототехніці, поліпшення бездротової передачі енергії і, найголовніше, поява гігантської ракети Starship компанії SpaceX можуть зробити космічну сонячну енергетику реальністю.
Минулого року супутник, побудований інженерами Каліфорнійського технологічного інституту в рамках місії Space Solar Power Demonstrator, вперше передав сонячну енергію з космосу. У стадії розробки перебуває ще ціла серія демонстраційних проєктів космічної сонячної енергетики.
На відміну від більшості поновлюваних джерел енергії на Землі, таких як сонячні батареї та вітряні електростанції, космічні сонячні електростанції могли б працювати безперервно. Вони не залежать від погоди і часу доби.
Однак не всі поділяють оптимізм з приводу космічної сонячної енергетики. У січні NASA опублікувало звіт, що ставить під сумнів доцільність цієї технології. Складність будівництва, запуску і складання орбітальних електростанцій, а також величезна кількість енергії, необхідної для цих процесів, роблять космічну сонячну енергію занадто дорогою. Її собівартість оцінюють у 61 цент за кіловат-годину, тоді як вартість енергії з наземних сонячних або вітряних електростанцій становить лише 5 центів за кіловат-годину.
Загальний вуглецевий слід виробництва космічної сонячної енергії та викиди парникових газів, що виділяються ракетами під час запуску станцій на орбіту, роблять її менш екологічною порівняно із земними технологіями. Наприклад, для виведення на орбіту гігаватної космічної сонячної електростанції, такої як проєкт CASSIOPeiA, запропонований британською компанією Space Solar, знадобиться 68 ракет Starship.