George Freeman, bývalý specialista na rizikové investice, který byl v loňském roce jmenován britským vědeckým ministrem, se podle The Times sešel se skupinou, která chce na oběžné dráze vybudovat solární elektrárnu. Jak by měla fungovat a kdy by se podmračená Británie energie z míst, kde Slunce opravdu nikdy nezapadá, měla dočkat? Myšlenka na vytvoření vesmírných elektráren je více než 100 let stará. Zřejmě jako první s ní totiž už před více než stoletím přišel Konstantin Ciolkovskij. V roce 1941 pak vydal spisovatel science fiction Isaac Asimov povídku s názvem Rozum. Byl to varovný příběh o robotice a umělé inteligenci, ale dnes se na něj vzpomíná také pro zvláštní prostředí, ve kterém se odehrával: vesmírnou stanici, která shromažďuje sluneční energii a posílá ji na zemský povrch s pomocí mikrovlnného vysílače. Jako inženýrský koncept jej poprvé navrhl česko-americký vědec Peter Eduard Glaser (1923—2014). Tento u nás málo známý žatecký rodák emigroval po komunistickém převratu v roce 1948 a v USA se věnoval právě kosmu. V roce 1968 představil svou myšlenku na tzv. Solar Power Satelite, na který si dokonce v roce 1973 (samozřejmě poněkud zbytečně) nechal vystavit patent. Podle něj měly sluneční elektrárny být umístěny na geostacionární dráhu ve výšce asi 36 tisíc km nad rovníkem, kde by mohly zachytávat sluneční záření téměř bez přestávek, tedy bez vlivu počasí a střídání dne s nocí. Glaserovu myšlenku rozpracovaly konstrukční týmy firmy Boeing a později Marshallova kosmického střediska NASA, Ministerstva energetiky USA a NASA — vždy však jen na papíře, protože v praxi jí stále stojí v cestě celá řada překážek. Hlavní je samozřejmě cena, druhou pak otázka, jak dostat energii na Zemi. Ale o tom dále.
Jak na to
Základní koncept je jednoduchý. Základním prvkem je umělá oběžnice vybavená solárními panely. Fotovoltaické panely vyrábějí elektřinu a ta by pak měla být podle nejrozšířenějších představ přenášena na Zemi prostřednictvím mikrovln (či jiného typu elektromagnetického záření). K přeměně tohoto záření na elektřinu, která je následně dodávána do elektrické sítě, se používá pozemní anténa. Hlavní výhodou by mělo být, že na oběžné dráze vhodně umístěná vesmírná solární elektrárna může být osvětlována Sluncem 24 hodin denně, a proto by mohla vyrábět elektřinu nepřetržitě. Vzhledem k tomu, že podle předpokladů celosvětová poptávka po energii vzroste do roku 2050 téměř o 50 %, mohla by vesmírná solární energie pomoci uspokojit rostoucí poptávku po světové energetice a bojovat proti zvyšování globální teploty. Podle většiny dosavadních návrhů měly vesmírnou solární elektrárnu tvořit obří, kilometry měřící příhradové konstrukce, na nichž by byly připevněny fotovoltaické panely nebo zrcadla pohlcující nebo koncentrující sluneční světlo s následnou přeměnou na stejnosměrný proud. Velkou nevýhodou takového řešení však je, že k vybudování jediného zařízení by bylo zapotřebí několika desítek či stovek startů. Ačkoli tedy solární energie z vesmíru má být v dlouhodobém horizontu nízkoemisní, doprava všech jejích částí do vesmíru by byla obtížná, nákladná a zatěžující životní prostředí. Některé problémy se však daří řešit. Například hmotnost solárních panelů se podařilo do jisté míry vyřešit vývojem ultralehkých solárních článků (solární panel se skládá z menších solárních článků). Díky pokroku v klíčových technologiích, včetně lehkých solárních článků, bezdrátového přenosu energie a robotiky se podle názoru některých odborníků výrazně přiblížily praktické realizace. Finanční bilanci by mohlo vylepšit i nasazení vícenásobně použitelných raketových nosičů. Ceny startů v posledním desetiletí skutečně klesají, a společnost SpaceX se dušuje, že s nástupem jejího dalšího nosiče (Starship), dojde k dalšímu razantnímu poklesu. Lepší bude slibům úplně nevěřit, ale alespoň část pravdy na nich být může.
Jak by to mělo vypadat
I kdyby se opravdu podařilo vesmírnou elektrárnu vybudovat, její provoz bude čelit i několika praktickým výzvám. Solární panely budou ohrožovány kosmickým odpadem. Panely ve vesmíru navíc nejsou chráněny zemskou atmosférou. V důsledku výrazně intenzivnějšího slunečního záření tak budou rychleji degradovat než ty na Zemi. Jejich výkon by tedy měl výrazněji klesat. Dalším problémem je účinnost bezdrátového přenosu energie na velké vzdálenosti, v tomto případě ze solární družice ve vesmíru na zem. Při použití současných technologií by se na Zemi z nashromážděné sluneční energie dostala jen malá část. V rámci projektu Space Solar Power Project však vědci v USA vyvíjejí vysoce účinné solární články a systém konverze a přenosu optimalizovaný pro použití ve vesmíru. Námořní výzkumná laboratoř v USA testovala v roce 2020 ve vesmíru solární modul a systém na přeměnu elektřiny na záření. Čína mezitím oznámila pokrok na své vesmírné solární stanici Bishan, jejímž cílem je mít funkční systém do roku 2035. A jak jsme uvedli v úvodu, ve Spojeném království je už koncept vývoje solární energie ve vesmíru považován za životaschopný, třeba na základě nedávné zprávy společnosti Frazer-Nash Consultancy s celkovým rozpočtem zhruba 16 miliard liber. Očekává se, že projekt bude zahájen zkouškami v malém, které povedou k funkční solární elektrárně v roce 2040. Podle dnešních představ by samotná elektrárna měla mít průměr 1,7 km a hmotnost přibližně 2 000 t. Výkon elektrárny by měl dosahovat cca 2 GW. Na papíře je to poměrně vysoké číslo, ovšem ve skutečnosti je to vcelku malý příspěvek k výrobní kapacitě Spojeného království (celkový výkon britských elektráren činí 76 GW). Pozemní anténa je velmi rozměrná — zhruba 6,7 km na 13 km. Vzhledem k tomu, jak málo je půdy ve Velké Británii, je poměrně pravděpodobné, že bude umístěna na moři. /jj/
