Ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος (ESA) σκοπεύει να κατασκευάσει ένα εργοστάσιο φωτοβολταϊκών στο διάστημα για να μειώσει την εξάρτηση από μη ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Πρόκειται για ένα μεγαλόπνοο σχέδιο στο πλαίσιο του προγράμματος Solaris, προκειμένου να επιτύχει τον στόχο της Ευρώπης να γίνει ουδέτερη ως προς τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα έως το 2050. Πως θα γίνει αυτό; Μέχρι το 2030 θα πρέπει να τοποθετηθεί ένα MW σε τροχιά γύρω από τη γη. Τα αποτελέσματα του έργου θα είναι χρήσιμα και για «επίγειες» φωτοβολταϊκές εφαρμογές.
Η ηλιακή ενέργεια που βασίζεται στο διάστημα υπάρχει εδώ και περισσότερα από 60 χρόνια: στην πραγματικότητα, το 1958, ο δορυφόρος των ΗΠΑ Vanguard 1 ήταν το πρώτο διαστημικό σκάφος που χρησιμοποίησε ένα πάνελ ισχύος κάτω του ενός watt για να λειτουργήσει έναν ραδιοπομπό. Ο δορυφόρος σταμάτησε να λειτουργεί λίγα χρόνια αργότερα, αλλά εξακολουθεί να βρίσκεται σε τροχιά: όχι μόνο άνοιξε το δρόμο για τη χρήση της ηλιακής ενέργειας στο διάστημα, αλλά είναι επίσης το αρχαιότερο αντικείμενο που περιφέρεται γύρω από τη Γη. Σήμερα, ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός είναι εξοπλισμένος με περισσότερα από 400 τετραγωνικά μέτρα πάνελ, τα οποία του παρέχουν περισσότερο από 240.000 φορές την ενέργεια εκείνης της πρώτης μικρής εγκατάστασης στο Vanguard 1.
Εάν είναι δυνατόν να τροφοδοτηθεί ηλιακή ενέργεια στα διαστημόπλοια, μπορεί αυτή η ανανεώσιμη ενέργεια να μεταδίδεται επίσης στη Γη , συνεχώς και συνεχώς, με μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα, όλες τις ώρες της ημέρας και χωρίς να παρεμβάλλονται καιρικές συνθήκες; Αυτή είναι η πρόκληση στην οποία θα επικεντρωθεί το έργο SOLARIS τα επόμενα χρόνια.
Ενέργεια από το διάστημα
Στόχος του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος με το έργο SOLARIS, το οποίο ξεκίνησε το 2023, είναι η παραγωγή ενέργειας στο διάστημα που θα χρησιμοποιηθεί στη Γη. Ο Όμιλος Enel συμμετέχει επίσης, χάρη στην τεχνογνωσία του στην τεχνολογία των φωτοβολταϊκών, τα δίκτυα και την αποθήκευση και, γενικά, στη δημιουργία μεγάλης κλίμακας μονάδων παραγωγής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές και στη μετέπειτα διαχείριση της παραγόμενης ενέργειας. Στο έργο SOLARIS, η Enel συνέβαλε σημαντικά στον προκαταρκτικό προσδιορισμό πιθανών επιχειρηματικών μοντέλων και στον προσδιορισμό του μεγέθους των ηλιακών σταθμών που θα βρίσκονται σε τροχιά, καθώς και στην παροχή των βασικών κατευθυντήριων γραμμών για την εγκατάσταση των σταθμών που θα λαμβάνουν ενέργεια από το διάστημα.
Πως θα λειτουργήσει
Η ιδέα είναι να δημιουργηθούν σταθμοί ηλιακής ενέργειας με βάση το διάστημα 36.000 km πάνω από την επιφάνεια της Γης, σε μια γεωστατική τροχιά : δηλαδή μια κυκλική τροχιά γύρω από τον ισημερινό που συμπίπτει με την περίοδο περιστροφής της γης. Τα πάνελ θα είναι εκτεθειμένα στον Ήλιο ανά πάσα στιγμή, παράγοντας έτσι ενέργεια σχεδόν όλες τις ώρες της ημέρας και όλες τις εποχές, εκτός από μερικές ημέρες το χρόνο, κατά την περίοδο των ισημεριών (η μετάβαση από το χειμώνα στην άνοιξη και από καλοκαίρι στο φθινόπωρο), λόγω της σκιάς που δημιουργεί η Γη.
Τα ηλιακά πάνελ που βασίζονται στο διάστημα δεν είναι όπως αυτά που χρησιμοποιούνται συνήθως στα φωτοβολταϊκά συστήματα στη Γη. Είναι ελαφρύτερα και πολλαπλών συνδέσεων , πράγμα που σημαίνει ότι αποτελούνται από πολλά στρώματα, το καθένα από διαφορετικό υλικό ημιαγωγών και επομένως ικανά να απορροφούν διαφορετικό μέρος του ηλιακού φάσματος, εξάγοντας έτσι περισσότερη ενέργεια στην ίδια ποσότητα εκτεθειμένης επιφάνειας .
Ημερομηνίες "κλειδιά"
Η πρώτη σημαντική ημερομηνία για το SOLARIS έχει οριστεί για του χρόνου. Μέχρι το 2025, θα είναι απαραίτητο να εκτιμηθεί ποια είναι η πραγματική απόδοση μετάδοσης: δηλαδή, πόση από την ενέργεια που παράγεται θα φτάσει στη Γη. Όχι μέσω ενός γιγαντιαίου καλωδίου ή ενός διαστημικού ανελκυστήρα –προς το παρόν, αυτό είναι ακόμα επιστημονική φαντασία– αλλά μέσω ενός ασύρματου συστήματος . Η ενέργεια μικροκυμάτων θα μεταδοθεί στη Γη και θα «συλληφθεί» από μια σειρά κεραιών που θα τη μετατρέψουν σε ηλεκτρική ενέργεια και θα την τροφοδοτήσουν στο δίκτυο.
Η μετάδοση ενέργειας από το διάστημα ολοκληρώθηκε για πρώτη φορά το 2023, χάρη στην τεχνολογία που αναπτύχθηκε από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια και χρησιμοποιήθηκε από τον δορυφόρο Space Solar Power Demonstrator (SSPD-1). Ήταν ένα πείραμα που απέδειξε την τεχνική σκοπιμότητα ενεργοποιώντας δύο φώτα LED.
Το ερώτημα τώρα, ωστόσο, είναι η βιομηχανική και οικονομική σκοπιμότητα και βιωσιμότητα της διαδικασίας. Ένα εργοστάσιο ηλεκτροπαραγωγής ενός γιγαβάτ θα είχε κατά προσέγγιση βάρος περίπου 11.000 τόνους και θα χρειαζόταν 100 εκτοξεύσεις για να φέρει όλο το υλικό σε τροχιά. Για να είναι ένα οικονομικά βιώσιμο σύστημα, η απόδοση μετάδοσης –δηλαδή το μερίδιο της ενέργειας που παράγεται σε τροχιά που θα έφτανε στη Γη, το οποίο μέχρι σήμερα είναι ακόμα άγνωστο– θα πρέπει να είναι πάνω από 90%.
