Pokud jste se náhodou podívali na oblohu v chladné noci 5. února 1993, mohli jste na ní zahlédnout slabý záblesk světla. Tento záblesk pocházel z ruského experimentu s vesmírným zrcadlem označovaným jako Znamja-2. O zajímavých výhledech v oblasti solární energetiky informuje na webu The Conversation postdoktorand v oblasti vesmírných technologií na univerzitě v Glasgow Onur Çelik.
Znamja-2 (Znamja znamená v ruštině „prapor“) byla dvacetimetrová reflexní konstrukce podobná hliníkové fólii, rozvinutá z kosmické lodi, která se odpojila od ruské vesmírné stanice Mir. Jejím cílem bylo demonstrovat, že lze odrážet sluneční energii z vesmíru na Zem. Bylo to poprvé a zatím naposledy, kdy bylo za tímto účelem vypuštěno do vesmíru něco jako zrcadlo. Po bezmála třech desetiletích se však Onur Çelik domnívá, že je čas se k této technologii vrátit.
Vesmírná zrcadla
Na rozdíl od návrhů na výstavbu solárních elektráren ve vesmíru s následným přenosem energie na Zem by veškerá výroba energie probíhala na zemském povrchu. Zrcadla by mohla pomoci solárním farmám vyrábět elektřinu i v době, kdy není k dispozici přímé sluneční světlo, zejména ve večerních a brzkých ranních hodinách, kdy je poptávka po elektrické energii největší.
Průkopnický raketový vědec Hermann Oberth si uvědomil potenciál této technologie již v roce 1929. Tehdy plánoval, že lesklé odrazné plochy ve vesmíru budou přenášet sluneční světlo a osvětlovat velká města a lodní trasy. Předpokládal, že tato zrcadla budou velmi velká, tenká a lehká a ve vesmíru je postaví astronauti.
„Nedávno jsme s kolegy publikovali článek, v němž jsme se zabývali možností, jak v blízké budoucnosti vybudovat zrcadla na oběžné dráze. Myslíme si, že Oberthova vize může být nyní dosažitelná díky budoucím technologiím, jako jsou robotické kosmické lodě, které mohou vyrábět a sestavovat konstrukce ve vesmíru. Materiály potřebné ke stavbě tak velkých konstrukcí by mohly být vynášeny moderními raketami, jako je například kolosální loď Starship společnosti SpaceX.“ píše Çelik.
Odraz slunečního světla z orbity
V jeho představách by se zrcadla při každém průletu nad solární farmou mohla natočit tak, aby osvětlovala solární panely a jejich bezprostřední okolí. Každý průlet by „prodloužil den“ solární farmy, a tím i dobu, po kterou dokáže generovat elektrickou energii. Ve chvílích, kdy by zrcadlo neosvětlovalo žádnou solární farmu, by se otočilo směrem ke slunci, aby nerušilo pozemská astronomická pozorování.
Zrcadla by měla obíhat ve výšce 900 kilometrů nad Zemí, což je přibližně dvojnásobek oběžné dráhy Mezinárodní vesmírné stanice. Dle odhadů by mohla mít osvětlená plocha na povrchu v nejjasnějším okamžiku průměr přibližně 10 kilometrů. Proto by se tento systém nezaměřoval na běžné střešní solární panely, ale výhradně na velké solární farmy, které bývají obvykle umístěné mimo obydlené oblasti.
Každý průlet by prodloužil čas výroby elektrické energie přibližně o 15 až 20 minut. To je důležité zejména za svítání nebo za soumraku, protože v těchto hodinách bývá poptávka po elektřině nejvyšší a často převyšuje objem vyráběný větrnými a solárními elektrárnami, což znamená, že je nutné ke kompenzaci používat uhelné a plynové elektrárny. Zrcadla mohou pomoci snížit spotřebu fosilních paliv, aniž by bylo nutné řešit skladování energie v průběhu dne.
Odrazné plochy by mohly během svého pohybu na oběžné dráze postupně osvětlovat více solárních farem v různých lokalitách. V ideálním případě by měla být výstavba nových solárních elektráren realizována právě v oblastech, kam budou tato zrcadla v noci svítit.
Hudba vzdálené budoucnosti?
Vědci navrhují využívat pro tyto účely šestihranná zrcadla o délce stran 250 metrů. Každé z nich by vážilo asi 3 tuny. Vynesení něčeho takového do vesmíru by v současné době stálo neuvěřitelné peníze, ale náklady v poslední době klesají. Bude tedy nutné počkat na situaci, kdy cena za vynesení nákladu na oběžnou dráhu klesne na přijatelnější úroveň.
Vědci očekávají, že zrcadla budou fungovat 20 až 30 let. Nedokážou však odhadnout uhlíkovou stopu takového systému, protože návrh, stavba a provoz kosmických lodí trvá obecně velmi dlouho. K vypracování úplného posouzení životního cyklu bude zapotřebí další výzkum, ale lze předpokládat, že v dlouhodobém horizontu by mohla zrcadla pomoci vyrábět tolik čisté energie, že by byla uhlíkově negativní.
Tři dny po zveřejnění zprávy o experimentu Znamja-2 v New York Times napsal do redakce čtenář, který se ptal, zda se vzdáme nocí. Stručná odpověď zní: ne. I při nejvyšším jasu by osvětlení trvalo jen několik minut na jedno zrcadlo a nepřesáhlo by úroveň zataženého dne. Vědci odhadují, že samotný odrážeč nebude viditelný pouhým okem, pokud se nebudete nacházet v blízkosti solární farmy.
Až zrcadla zestárnou a nebudou potřeba, mohly by na slunečním světle „odplout“ na méně zatížené vyšší oběžné dráhy, nebo naopak na nižší oběžnou dráhu, kde bezpečně shoří. Sluneční zrcadla na oběžné dráze jsou zatím v nedohlednu, ale již dnes představují způsob, jak propojit vesmírný a energetický sektor a pomoci tak urychlit přechod na čistou energii.