Μεταφορά της ηλιακής ενέργειας. Η λύση του μέλλοντος;

Η ηλιακή ενέργεια που θα συλλέγεται στο διάστημα και που θα ακτινοβολείται προς τη Γη,  θα μπορούσε να είναι μια φιλική πράξη προς το περιβάλλον και μια κάποια λύση στα αυξανόμενα ενεργειακά και οικολογικά προβλήματα του πλανήτη μας.

Με την πρόβλεψη που υπάρχει για τον πληθυσμό της Γης μέχρι το έτος 2050, πως θα φθάσει τα 10 δισεκατομμύρια, πρέπει οι επιστήμονες να σκεφθούν πως θα παρέχουν φθηνή και φιλική προς το περιβάλλον ηλεκτρική ενέργεια για να ικανοποιήσουν έτσι τις πιεστικές ανάγκες.

Ετσι οι επιστήμονες αρχίζουν και σκέπτονται εναλλακτικούς τρόπους για την παραγωγή ενέργειας, όπως αυτή που αναφέραμε πιό πάνω. Οι τεράστιες πρόοδοι που έχουν γίνει σε πολλές σχετικές τεχνολογίες τα τελευταία δεκαπέντε χρόνια, εγγυώνται πως μάλλον θα τα καταφέρουν.

Πως φαντάσθηκε ο καλλιτέχνης μια βάση δορυφόρων στο Διάστημα ή στη Σελήνη, που θα χρησιμοποιεί την ηλιακή ενέργεια, όπως αυτή του SunTower.

Τα προτεινόμενα διαστημικά συστήματα ηλιακής ενέργειας, χρησιμοποιούν τις γνωστές φυσικές αρχές -- συγκεκριμένα, τη μετατροπή του φωτός του ήλιου σε ηλεκτρική ενέργεια με τη βοήθεια των φωτοβολταϊκών κυψελών. (Τώρα τελευταία εισήχθησαν και στην Ελλάδα, στους τηλεφωνικούς θαλάμους του ΟΤΕ).

Οι γιγαντιαίες δομές που αποτελούνται όμως από φωτοβολταϊκές σειρών (PV), θα μπορούσαν να τοποθετηθούν είτε σε μια γεωστατική γήινη τροχιά είτε στο φεγγάρι. Ένα πλήρες σύστημα θα συνέλεγε την ηλιακή ενέργεια στο διάστημα, θα το μετέτρεπε σε μικροκύματα, και θα διεβίβαζε την ακτινοβολία των μικροκυμάτων πίσω στη Γη, όπου θα συλλαμβανόταν από μια επίγεια κεραία και θα μετασχηματιζόταν σε χρησιμοποιήσιμη ηλεκτρική ενέργεια.

Σύμφωνα με ένα άρθρο του Απριλίου 2000,  σε ένα περιοδικό του ερευνητικού ιδρύματος ηλεκτρικής ενέργειας των ΗΠΑ (EPRI), οι φωτοβολταϊκές σειρές σε μια γεωστατική γήινη τροχιά (δηλαδή σε ένα ύψος 22.300 μιλίων), θα ελάμβαναν κατά μέσον όρο, οκτώ φορές περισσότερο φως από τον ήλιο από αυτό που θα συγκέντρωναν αν ήταν στην επιφάνεια της Γης. Τέτοιες σειρές θα ήταν επίσης απρόσβλητες από την νεφοκάλυψη, την ατμοσφαιρική σκόνη ή από τον ημερήσιο κύκλο ημέρας και νύχτας.

Οι διαστημικές ηλιακές σειρές θα απολάμβαναν περισσότερη έκθεση στον ήλιο από ότι παρόμοιες σειρές λόγω της νεφοκάλυψης στον πλανήτη μας.

Όταν η ιδέα προτάθηκε αρχικά, πριν από 30 έτη, η τεχνολογία PV ήταν ακόμα στα σπάργανα. Το ποσοστό αποδοτικότητας της μετατροπής αυτής ήταν μόνο 7 έως 9 τοις εκατό.

Σήμερα όμως έχουμε την τεχνολογία για να μετατρέψουμε την ενέργεια του ήλιου σε ποσοστό 42 έως 56 τοις εκατό. Αλλά ακόμα κι έτσι, οι χιλιάδες τόνοι των ηλιακών σειρών που θα προωθηθούν στο διάστημα θα είναι ακόμη ακριβές. Αλλά όμως μπορεί να υπάρξει ένας τρόπος για να μειωθούν  οι τεράστιες σειρές . Και αυτός είναι με την προτεινόμενη συγκέντρωση του φωτός του ήλιου.

Ετσι αν μπορούμε να συγκεντρώσουμε τις ακτίνες του ήλιου, μέσω της χρήσης μεγάλων καθρεφτών ή φακών, τότε θα γλυτώσουμε αρκετό κόστος, γιατί το μεγαλύτερο μέρος του κόστους το αποτελούν οι σειρές PV.

Αλλά υπάρχει και ένα μειονέκτημα σε αυτή τη συγκέντρωση του ηλιακού φωτός. Και αυτό γιατί είναι καυτό.
Η συγκεντρωμένη ακτινοβολία που δεν μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια, μετατρέπει σε θερμότητα -- που είναι αρκετή για να βλάψει τις σειρές. Ετσι στην NASA μελετούν τους τρόπους για να συλληφθεί η αποβαλλόμενη θερμότητα και να μετατραπεί σε ηλεκτρική ενέργεια με τη βοήθεια των θερμικών βολταϊκών διαδικασιών. Τα ειδικά επιστρώματα που θα βρίσκονται στους καθρέφτες και στους φακούς, μπορούν επίσης να προκαλέσουν ανάκλαση σε εκείνα τα μέρη του ηλιακού φάσματος, που οι σειρές των PV δεν χρησιμοποιούν, για να προκληθεί έτσι η μείωση της υπερβολικής θερμότητας.

Ποιος όμως θα συγκεντρώσει και θα διατηρήσει σε τροχιά αυτήν την ηλιακή σειρά; Ενδεχομένως ρομπότ όπως αυτά στην αριστερή εικόνα.

Μόλις όμως συλληφθεί η ενέργεια του ήλιου στο διάστημα, τι θα την κάνουν;

Μια δυνατότητα είναι να μετατραπεί η αποθηκευμένη ηλιακή ενέργεια σε ακτινοβολία μικροκυμάτων και να ακτινοβοληθεί προς την Γη, για να συλληφθεί έτσι με ένα συνδυασμό διορθωτή και κεραίας, που την αποκαλούν  rectenna (από τις λέξεις rectifier-antenna), και που θα είναι τοποθετημένη σε μια απομονωμένη περιοχή.
Αυτή η  rectenna θα μετέτρεπε την ενέργεια μικροκυμάτων σε συνεχές ρεύμα.

Σύμφωνα με τους επιστήμονες, οι κίνδυνοι κοντά στην δέσμη των μικροκυμάτων, θα ήταν παρόμοιοι με τους κινδύνους που παρουσιάζουν τα τηλεφωνικά καλώδια, οι φούρνοι μικροκυμάτων ή των  ηλεκτρικών γραμμών μετάδοσης υψηλής ισχύος. Μπορούν όμως να τους τοποθετήσουν σε ερημικές περιοχές, ώστε να ελαχιστοποιηθούν οι κίνδυνοι.

Τα λέιζερ  επίσης είναι υπό εξέταση για την ακτινοβολία της ενέργειας από το διάστημα. Η χρησιμοποίηση των λέιζερ θα απομάκρυνε τα περισσότερα από τα προβλήματα που συνδέονται με τα μικροκύματα, αλλά στα πλαίσια μιας τρέχουσας στρατιωτικής συνθήκης ΗΠΑ- Ρωσίας, δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν υψηλής ισχύος λέιζερ από το μακρυνό διάστημα.

Εν γένει, οι θετικές πτυχές ενός τέτοιου συστήματος εμφανίζονται να ξεπερνούν τις αρνητικές πλευρές μιας τέτοιοας προσπάθεια, λόγω της αστείρευτης πηγής ενέργειας, χωρίς εκπομπές διοξειδίου και με πολύ λίγη περιβαλλοντική επίδραση. Δεν χρειάζονται καλώδια, σωλήνες κλπ.

Σύμφωνα με τους επιστήμονες αυτή τη στιγμή,  χρησιμοποιώντας την σημερινή τεχνολογία για ένα διαστημικό σύστημα ηλιακής ενέργειας, θα μπορούσε να παραγάγει ενέργεια με κόστος 60 έως 80 σεντ ανά κιλοβαττώρα. Αυτή η εκτίμηση περιλαμβάνει ακόμη και τις δαπάνες κατασκευής για το πρώτο σύστημα. Ενώ σε 15 έως 25 έτη,  μπορούν  να χαμηλώσουν το κόστος σε 7 έως 10 σεντς ανά κιλοβαττώρα. Για σύγκριση στις ΗΠΑ, το κόστος είναι σήμερα περίπου 5 έως 6 σεντ ανά κιλοβαττώρα.