V době, kdy rostou ceny uhlí i ropy a celý svět hledá ekologičtější zdroje energie, nabízí se obrovská sluneční elektrárna jako ideální řešení. Problémem je ale zatím vysoká cena a nízká účinnost fotovoltaických článků. Obvykle dokážou využít jen asi 20 procent energie, která na ně dopadá (nejlepší a nejdražší články necelých 40 procent), jejich výroba navíc není úplně ekologická.
Kromě toho Slunce svítí na panely jen ve dne a za jasného počasí, část záření pohltí vzduch. Co kdybychom elektrárnu vyslali nad atmosféru, aby byla účinnější? Tento nápad se objevuje ve sci-fipovídkách už od poloviny minulého století. V 60. letech se jím začali poprvé vážně zabývat i vědci.
Jak nedávno připomněl časopis New Scientist, v roce 1968 přišel americký inženýr Peter Glaser z konzultační firmy Arthur D. Little v Cambridge v Massachusetts s návrhem, jak tuto myšlenku realizovat. Soustava obřích solárních panelů s povrchem 50 čtverečních kilometrů by zachycovala energii, která se převede na mikrovlnné záření. To se vyšle na zemský povrch, kde ho speciální anténa zachytí a převede na elektřinu. Takto by mohla získávat energii například odlehlá městečka nebo vojenské základny. Pak se ale ukázalo, že Glaser poněkud předběhl dobu. Jeho koncept byl technicky i finančně příliš náročný, takže putoval do šuplíku. V 70. a v 90. letech se experti z NASA pokusili myšlenku kosmické solární elektrárny oprášit. Výsledek byl ale pokaždé stejný: projekt by se finančně nevyplatil.
Nyní se možná blýská na lepší časy: vloni v květnu proběhl na Technologickém institutu v Massachusetts (MIT) workshop a v září v Coloradu konference, kde se odborníci tímto tématem vážně zabývali. V závěrečné zprávě doporučují americké vládě uvolnit v následujících deseti letech částku deseti miliard dolarů na vývoj malé družice, která dokáže vyrobit a poslat k Zemi 10 megawattů energie. Pokud by se projekt zdařil, mohlo by to podle odborníků přilákat soukromý sektor, aby se na rozvoji této technologie začal podílet.
Kromě toho se projektům kosmických elektráren intenzivně věnují japonští experti. Několik týmů na univerzitách v Kobe v Tokiu ve spolupráci s Japonskou kosmickou agenturou JAXA pracuje nejen na zvyšování účinnosti solárních článků, ale také jejich odolnosti proti mikrometeoritům kosmickému záření.
Zároveň se snaží zdokonalit dálkový přenos energie pomocí mikrovln. „Japonsko má málo přírodních zdrojů a z velké části je energeticky závislé na zahraničí,“ uvádí Masahiro Mori, ředitel Výzkumného střediska pokročilých misí při JAXA v Cukubě. „Solární elektrárna na oběžné dráze by to mohla změnit,“ dodává.
Nebezpečné paprsky Podle optimistických odhadů by elektrárna mohla začít fungovat v letech 2025 až 2030. Antonín Vítek, český odborník na kosmonautiku z AV ČR, je skeptičtější. „Pokud se takový projekt uskuteční, podle mého názoru to nebude dřív než kolem roku 2050. Pořád totiž existují alternativy, které jsou lacinější a ekologicky stejně dobré -tím mám na mysli především atomovou energii,“ říká český expert. Kromě toho se začne intenzivněji pracovat na vývoji dalších obnovitelných zdrojů energie, například termojaderné fúze.
Kritikové kosmického projektu poukazují na to, že je zbytečné vynášet solární články do vesmíru. Podle jejich názoru stačí rozložit je na poušti, kde panuje většinu dní jasné počasí. S tím Antonín Vítek úplně nesouhlasí: „Na Sahaře a kdekoliv jinde na světě je polovinu času tma. Kosmická elektrárna by létala na geostacionární oběžné dráze, aby stále ,visela‘ nad jedním bodem rovníku tak, aby stále viděla na příjmovou anténu. A na geostacionární dráze by s výjimkou pár hodin denně během několika dnů kolem rovnodennosti svítilo na elektrárnu neustále Slunce, což je obrovská výhoda,“ vysvětluje český odborník.
Přesto je několik překážek, které zatím stavbu elektrárny na oběžné dráze neumožní. Tou první a nejzávažnější je dopad mikrovlnného záření na životní prostředí a lidské zdraví. „Část mikrovln by pohlcoval vzduch a tím by se ohříval. Změnilo by se lokální mikroklima, nad přijímací anténou by vznikl komín teplejšího vzduchu, který by měnil vzdušné proudění,“ varuje Antonín Vítek.
„Kromě toho by mikrovlnné záření bylo řádově milionkrát silnější než to, které by měl vydávat radar v Brdech - a představte si, jaký je kolem něj humbuk,“ připomíná český expert. Na rozdíl od radaru by záření elektrárny škodilo zdraví -jeho efekt by byl srovnatelný s mikrovlnnou troubou.
Vzhledem k tomu, že přijímací anténa by podle současných návrhů dosahovala sta čtverečních kilometrů, ochranná zóna kolem antény by zabírala území odhadem sto krát sto kilometrů. „Neumím si představit, že by se tak velká plocha našla v Evropě. V úvahu připadá spíš nějaká poušť, zároveň by to ale nesmělo být příliš daleko od civilizace, která by energii využívala,“ podotýká Antonín Vítek. Japonci ve svých projektech počítají s umístěním antény na moři, což může mít negativní dopad na mořský ekosystém.
Kosmické město robotů Další překážkou je fakt, že by elektrárna vážila tisíce tun. Ani největší nosné rakety, plánované pro budoucí mise k Měsíci a Marsu, nevynesou na nízkou oběžnou dráhu víc než sto tun. A na geostacionární dráhu, kde by se elektrárna nacházela, pětkrát méně. Při tolika startech by se stavba neuvěřitelně prodražila. Jediná naděje spočívá v nalezení úplně nového způsobu vynášení nákladu do vesmíru.
Původní návrh ze 60. let počítal s tím, že celou obří družici obydlí stovky dělníků, kteří elektrárnu postaví a pak ji budou obsluhovat. „Dlouhodobý pobyt na geostacionární dráze by ale člověku škodil kvůli radiačním pásům Země. Elektrárnu by museli postavit a obsluhovat roboti, člověk by zasahoval spíš ve výjimečných případech. Za několik desetiletí bude robotika na mnohem vyšší úrovni než dnes, takže by to nemusel být problém,“ uvažuje Antonín Vítek.
Pokud by se podařilo myšlenku solární elektrárny na oběžné dráze opravdu uskutečnit, nabízí se otázka, zda by to bylo v americké, či japonské režii. Nebo snad může překvapit Evropa? „Pravděpodobně by šlo o mezinárodní spolupráci. Pokud by si to celosvětový ekonomický vývoj vyžádal - a nic jiného podle mě takový projekt nemůže spustit - byly by to tak velké investice, že by musely vzniknout nadnárodní koncerny,“ říká Antonín Vítek.
Jen vývoj technologií - tedy méně nebezpečného způsobu přenosu energie z oběžné dráhy na Zemi a výkonnějších nosičů nákladu - si podle jeho slov vyžádá minimálně patnáct let. A jde o natolik dlouhodobou investici, že pokud k tomu lidstvo nepřiměje ekonomická a energetická situace, žádná vláda ani soukromá firma se do tak nejistého podniku v dohledné době nepustí.
***
Příliš drahá myšlenka
Vědci už dlouhá léta uvažují o stavbě solární elektrárny ve vesmíru. Oproti pozemským zařízením by měly solární články nad atmosférou vyšší účinnost a byly by skoro pořád vystaveny slunečním paprskům. Kvůli vysokým nákladům a technologické náročnosti se ale zatím nepodařilo žádný z navržených projektů prosadit.
solární články převádějí světlo na elektřinu
mikrovlnný vysílač převádí elektřinu na mikrovlnné záření a vysílá je k Zemi
Energie z vesmíru
Elektrárna na oběžné dráze by se skládala ze dvou sad zrcadel, která by odrážela sluneční světlo k solárním panelům. Jimi vyrobená elektřina se převede na mikrovlnné záření, které anténa vyšle k Zemi. Tam se převede zpátky na elektřinu.
zrcadla odrážejí sluneční paprsky na solární panely
přijímací anténa převádí mikrovlnné záření zpět na elektřinu
sluneční paprsek
paprsek mikrovlnného záření
