Uzayda güneş enerjisi istasyonu kurmak, enerji talebine yanıt verebilir mi?

Uzay tabanlı güneş enerjisi, İngiltere hükümetinin Net Sıfır İnovasyon Portföyünde yer alan teknolojilerden biri ve ülkenin 2050 yılına kadar “net sıfır”a ulaşmasını sağlamak için diğerlerinin yanı sıra potansiyel bir çözüm olarak tanımlanıyor.

Geçen ay İngiltere Bilim Bakanı George Freeman, uzayda devasa bir güneş enerjisi istasyonu inşa etmek için 16 milyar sterlinlik bir teklifin hükümet tarafından ciddiye alındığını söylemiş, “Büyük projelere açığız, bütün bu projeyi destekleyebilecek olmasak bile, bu tip sistemlere destek olmaya hazırız” demişti

Freeman, departmanının, yörüngede yenilenebilir enerjiyi Dünya‘ya geri ışınlayacak bir güneş enerjisi istasyonu geliştirmek isteyen bir grupla görüşeceğini de eklemişti.

Uzay tabanlı güneş enerjisi nedir?

Uzay tabanlı güneş enerjisi temelde, uzayda güneş enerjisinin toplanmasını ve Dünya’ya aktarılması anlamına geliyor. Fikrin kendisi yeni olmasa da, son teknolojik gelişmeler bu olasılığı daha ulaşılabilir hale getirdi.

Uzay tabanlı güneş enerjisi sistemi, güneş panelleriyle donatılmış devasa bir uzay aracı olan güneş enerjisi uydusunu içeriyor. Bu paneller, ürettikleri elektriği yüksek frekanslı radyo dalgaları aracılığıyla kablosuz olarak Dünya’ya iletiyor. Rekten adı verilen bir toprak anteni, radyo dalgalarını elektriğe dönüştürmek için kullanılıyor ve daha sonra bu, elektrik şebekesine iletiliyor.

Yörüngede yer alacak bir bir güneş enerjisi istasyonunun en önemli avantajı, Dünya’da yer alan yalnızca gündüzleri elektrik üretebilen ve hava durumuna bağımlı olan karasal güneş enerjisi sistemlerinin aksine, günde 24 saat Güneş tarafından aydınlatılarak sürekli elektrik üretebilecek olması.

Küresel enerji talebinin 2050 yılına kadar yaklaşık %50 artması öngörüldüğünde uzay tabanlı güneş enerjisi, enerji sektöründe artan talebi karşılamaya ve küresel sıcaklık artışıyla mücadele etmeye yardımcı olmanın anahtarı olabilir.

Dezavantajlar: Riskli ve maliyetli

Uzay tabanlı bir güneş enerjisi istasyonu, çok sayıda güneş modülünün yörüngede robotlar tarafından monte edildiği modüler bir tasarıma dayanıyor. Tüm bu unsurları uzaya taşımanın zorluğunun yanı sıra, bu proje maliyetli ve çevreye de zarar verecek.

Güneş panellerinin ağırlığı, ilk zorluklardan biri olarak tanımlansa da ultra hafif güneş pillerinin geliştirilmesiyle yeniden ele alınıyor. Hafif güneş pilleri, kablosuz güç iletimi ve uzay robotiği gibi temel teknolojilerdeki gelişmeler nedeniyle, uzay tabanlı güneş enerjisinin teknik olarak uygun olduğu kabul ediliyor.

Fakat sadece bir adet uzay tabanlı güneş enerjisi istasyonunun montajı bile birçok uzay mekiği fırlatmasını gerektirecek; bu sebepten uzun vadede karbon emisyonlarını azaltmak için tasarlanmış olan istasyonlar, uzaya fırlatmalarla önemli emisyonlara sebep olacak.

Space X gibi şirketler bunu değiştirmek için çalışıyor olsa da, uzay mekikleri şu anda yeniden kullanılabilir değil. Fırlatma sistemlerini yeniden kullanabilmek mümkün olursa, uzaya dayalı güneş enerjisinin toplam maliyeti önemli ölçüde azalacak.

Uzay tabanlı bir güneş enerjisi santralini başarılı bir şekilde inşa etmek başarılsa dahi, bu sistemin işletimi de birçok pratik zorlukla karşı karşıya kalabilir.

Güneş panelleri, Dünya’nın atmosferi tarafından korunmayacağı için uzay enkazından zarar görebilir. Ayrıca daha yoğun güneş radyasyonuna maruz kalmaları, Dünya’dakilerden daha hızlı bozulacakları anlamına gelir ve bu da üretebilecekleri gücü azaltacaktır.

Kablosuz güç iletiminin verimliliği ise düşündürücü bir başka konu. Uzun mesafeler boyunca enerji iletmek – özellikle de bu durumda uzaydan yeryüzüne – zordur. Mevcut teknolojiyle, toplanan güneş enerjisinin sadece küçük bir kısmı Dünya’ya ulaşabilir.

Pilot projeler devam ediyor

ABD’deki Uzay Güneş Enerjisi Projesi, yüksek verimli güneş pillerinin yanı sıra uzayda kullanım için optimize edilmiş bir dönüşüm ve iletim sistemi geliştiriyor. ABD Deniz Araştırma Laboratuvarı, 2020’de uzayda bir güneş modülü ve güç dönüştürme sistemini test etti.

Çin de 2035 yılına kadar işleyen bir sisteme sahip olmak amacıyla Bishan uzay güneş enerjisi istasyonunda ilerleme kaydettiğini duyurdu.

Birleşik Krallık‘ta, son Frazer-Nash Danışmanlık raporuna göre, 17 milyar sterlinlik bir uzay tabanlı güneş enerjisi geliştirmek, ‘uygulanabilir’ kabul ediliyor. Projenin küçük denemelerle başlaması ve 2040 yılında faaliyete geçecek bir güneş enerjisi santralinin kurulması bekleniyor.

Güneş enerjisi uydusu 1.7 km çapında ve yaklaşık 2 bin ton ağırlığında olacak. Karasal anten de kabaca 6,7 ​​km’ye 13 km gibi büyük bir yer kaplııyor. Birleşik Krallık genelinde arazi kullanımı göz önüne alındığında, açık denizlere yerleştirilmesi daha olası kabul ediliyor.

Bu uydu yapılırsa, İngiltere’ye 2 GW güç sağlayacak. Bu önemli miktarda bir güç olsa da, ülkenin 76 GW civarındaki üretim kapasitesine küçük bir katkı.

Son derece yüksek başlangıç ​​maliyetleri ve yavaş yatırım getirisi ile proje, özel şirketlerin yatırımlarının yanı sıra önemli hükümet kaynaklarına da ihtiyaç duyacak.

Ancak teknoloji ilerledikçe, uzaya fırlatma ve üretim maliyeti istikrarlı bir şekilde azalacak ve projenin ölçeği, maliyetin azalmasıyla seri üretime olanak sağlayacak.

Uzay tabanlı güneş enerjisinin 2050 yılına kadar net sıfıra ulaşmamıza yardımcı olup olmayacağı ise henüz tartışma konusu. Çeşitli ve esnek enerji depolama, hidrojen ve yenilenebilir enerji sistemlerinde büyüme gibi diğer teknolojiler, şu an daha iyi anlaşılır ve daha kolay uygulanabilir durumd.

Zorluklara rağmen, uzay tabanlı güneş enerjisi, heyecan verici araştırma ve geliştirme fırsatları için bir öncü kabul ediliyor. Gelecekte teknolojinin, küresel enerji arzında önemli bir rol oynaması muhtemel.