Будь-яка сонячна електростанція, незалежно від місця розташування, має найвищу ефективність опівдні найбільш теплої пори року — саме тоді, коли потреби в електроенергії є найменшими. Очевидне розвʼязання цієї проблеми: а чому б не розмістити фотопанелі там, де завжди світить сонце?
У буквальному сенсі завжди. Чому б не збудувати сонячні електростанції на земній орбіті? Ідея не така вже й божевільна, як видається на позір. Навпаки, з технічного погляду вона цілком здійсненна. Питання лише в тім, чи виявляться ці орбітальні системи економічно вигідними та чи становитимуть конкуренцію наземним електростанціям. Спробуймо розібратися.
У космосі сонячна енергія доступна 24 години на добу. Аерокосмічний інженер Роберт Зубрін у книзі «Жага космосу» зазначає, що без атмосфери ефективність космічних фотопанелей зростає порівняно із земними установками в півтора раза, а можливість розвертати батареї в напрямку Сонця посилює виробництво електроенергії ще вчетверо. Як наслідок — орбітальна сонячна станція генеруватиме електрики вшестеро більше за її аналог, установлений на екваторі Землі, та ще й буде функціонувати безперервно.
Гаразд, але як цю енергію доправляти на Землю? Насправді це не так уже й складно. Зубрін пропонує випромінювати її мікрохвилями, як-от у мікрохвильовій пічці на вашій кухні. Приймачами на Землі слугуватимуть спеціальні ректени — різновид антен (назву отримали від англійського словосполучення rectifying antenna, тобто випрямна антена), призначені для перетворення енергії електромагнітного випромінювання на постійний струм.
Незважаючи на втрату половини енергії у процесі передавання, а тому зниження ефективності сонячної електростанції до рівня тільки втричі вищого від її земного аналога, цього таки достатньо. Ще однією перевагою є те, що ректени — це прості та дешеві пристрої, які можна встановлювати практично будь-де. І в такий спосіб одержану на орбіті електрику вдаватиметься легко доправляти до найвіддаленіших куточків третього світу, де спорудження і сонячних, і традиційних електростанцій є неможливим.
Наступне запитання: як побудувати сонячну станцію в космосі? І тут нас спіткає перше розчарування: за нинішньої вартості виведення вантажів на орбіту перспективи орбітальних електростанцій безнадійні. Економічно обґрунтовує це той самий Зубрін.
Сонячна панель на Міжнародній космічній станції, 2000 рік.
Wikimedia / «Бабель»
Вага сонячних панелей і потрібного допоміжного устаткування для вироблення 1 кіловата електроенергії на орбіті становить приблизно 15 кг, тобто 1000-мегаватний пристрій (а це потужність типового ядерного енергоблока на Рівненській чи Хмельницькій АЕС) потягне на 15 тисяч тонн.
Оці 15 тисяч тонн доведеться підіймати на геостаціонарну орбіту, а саме — на висоту 36 тисяч кілометрів над поверхнею Землі, оскільки з низької опорної орбіти сонячна станція не зможе ефективно передавати вироблену енергію. Вартість виведення 1 кілограма вантажу на геостаціонарну орбіту вчетверо перевищує вартість виведення на низьку опорну орбіту й на сьогодні становить близько 16 тисяч доларів.
Інакше кажучи, саме доправлення обладнання, необхідного для будівництва 1000-мегаватної сонячної станції в космосі, коштуватиме 240 мільярдів доларів. Додайте до цього витрати на власне будівництво, страхування, обслуговування станції — й ось вам не менше як 300 мільярдів.
А це на два порядки, тобто в сто разів, дорожче за будь-яку 1000-мегаватну електростанцію наземного базування: газову, атомну, сонячну чи вітрову. Відповідно, щоби функціонування сонячної станції в космосі стало вигідним, вартість виведення 1 кілограма вантажу на орбіту варто знизити щонайменше в 100 разів.
Хай якими чудовими є ракети Ілона Маска, такий обвал цін украй малоймовірний. Не тільки в найближчому майбутньому, а й узагалі. Отож проблема криється не так в орбітальних електростанціях. Вони чудові. Ефективні, екологічні, не потребують пального, доправляють енергію до будь-якої точки Землі. Й ми абсолютно точно спроможні їх побудувати.
Проблема в тім, що вони виробляють товар, який простіше та дешевше генерувати за допомогою добре напрацьованих механізмів на Землі. Ми ніколи не вироблятимемо в космосі електрику для земних потреб. З однаковим успіхом ми могли б видобувати на Місяці щебінь для прокладання земних доріг.
«Бабель» генерує багато цікавих ідей завдяки вашій підтримці: https://babel.ua/donate