14/03/2018

Energia słoneczna i wiatrowa zmieniają swoje oblicze

Projekt specjalny

Rozważania dotyczące przyszłości to domena człowieka, który nieustannie wyobraża sobie, jak zmieni się świat i nasze życie w nadchodzących dekadach czy nawet stuleciach. Początkiem spekulacji zawsze jest teraźniejszość, czyli problemy, których doświadczamy tu i teraz. Na przykład wiele osób zastanawia się nad przyszłością ropy i gazu, które obecnie są największymi źródłami energii.

W ramach 34 spotkania Chaos Communication Congress pewna grupa naukowców z Niemiec zaprezentowała własną wizję idealnego źródła energii. Alternatywne źródła energii muszą spełniać kilka warunków:

  • mieć charakter nieskończony (lub prawie nieskończony),
  • nie szkodzić naturze,
  • być dostępne zawsze i wszędzie,
  • tworzyć korzyści ekonomiczne, nawet w fazie tworzenia, przy wykorzystaniu istniejących technologii.

Anja Kohfeldt i Stefan Junk przewidują, że przyszłość stacji solarnych leży w orbicie okołoziemskiej. Z kolei ich kolega Kristoph Sieg jest przekonany, że dzisiejsze elektrownie zostaną zastąpione przez latające turbiny wiatrowe.

Kosmiczna mikrofalówka

Pierwszym alternatywnym źródłem energii, które badacze omówili podczas kongresu, były solary — ale nie takie, które znamy. Naukowcy zaproponowali uruchomienie ogromnej elektrowni słonecznej na orbicie okołoziemskiej. Pozwoliłoby to wyeliminować wszystkie przeszkody, które obecnie powstrzymują nas przed wykorzystaniem energii słońca w maksymalnym wymiarze: chmury, lokalizacja (zarówno jej wybór, jak i potrzeba zaangażowania wielu miejsc do działania w trybie 24/7), jak również infrastruktura do przesyłania energii na stały ląd. Zgromadzoną energię można byłoby wtedy przesyłać na powierzchnię Ziemi poprzez promieniowanie mikrofalowe.

System ten ma też swoje wady. Po pierwsze, koszty konstrukcyjne i uruchomienia mogłyby być niewyobrażalnie duże; według wstępnych szacunków mogłyby one sięgnąć nawet kilkudziesięciu miliardów dolarów. Po drugie, orbita musiałaby stale podlegać dostosowaniu, aby wyrównywać przyciąganie Księżyca i inne czynniki, co nie jest ani łatwe, ani tanie.

Po trzecie — i najgorsze — zostaje kwestia przesyłania energii. Generowanie promieniowania mikrofalowego i przesyłanie go na naszą planetę wymagałoby zastosowania bardzo długich (około 1 km) anten kosmicznych, a także jeszcze dłuższych odbiorników naziemnych (o średnicy nawet 5 km). Co więcej, niewłaściwe skierowanie wiązki miałoby katastrofalne skutki: mogłaby ona spalić na popiół wszystko, co stanie jej na drodze. To przerażające o tyle, że wystarczy tu niewielki błąd w obliczeniach komputerowych, nie wspominając o celowym działaniu.

Niemniej jednak pomysłem tym zajmują się już trzy agencje kosmiczne: NASA, japońska JAXA i chińska CNSA. Choć wszystko jest jeszcze w powijakach, badania już trwają, a technologia stale ewoluuje.

Wiatr zmian

Naukowcy widzą jeszcze inną alternatywę dla ropy naftowej, gazu i energii jądrowej, która wydaje się bardziej prawdopodobna do zrealizowania — i na pewno nie jest to instalacja w stylu Gwiazdy Śmierci. Pomysł polega na zmodernizowaniu turbin wiatrowych, zamieniając je z potężnych wiatraków w bezzałogowe statki powietrzne (UAV) podłączone do stacji naziemnej przewodem.

Obecne wiele turbin wiatrowych często stoi w bezruchu, ponieważ na ich wysokości masy powietrza nie poruszają się regularnie. Z kolei drony mogą wznieść się na wysokość od 200 metrów do kilometra. Na tych wysokościach wiatry są znacznie silniejsze i częstsze.

Generator można zamontować zarówno na dronie (którego obracające się łopatki mogą produkować prąd), jak i na stacji naziemnej (gdzie energię będzie produkować dron ciągnięty za kabel pod wpływem wiatru). W teorii jest to niemal idealne źródło energii: dostępne zawsze i wszędzie, bez wpływu na środowisko naturalne i niewymagające przeprowadzania kosztownych działań badawczo-rozwojowych.

Pomysł ten nie jest nowy — takie projekty po raz pierwszy zostały zaproponowane w latach 70. Jednak zadanie automatycznego kontrolowania stosunkowo niewielkiej odległości wzdłuż złożonej trajektorii wymaga dużej mocy obliczeniowej. Komputery, które mają dużą moc, a równocześnie są wystarczająco kompaktowe, aby zmieściły się w niewielkich samolotach, pojawiły się dosyć niedawno.

Tu pomysł nabiera rozpędu: na otwartej platformie utworzono oprogramowanie, które następnie umieszczono w internecie, co umożliwia testowanie projektu konstrukcyjnego dronów w rzeczywistości oraz ulepszenie pomysłu przez tyle osób, ile to tylko możliwe. Chętni mogą dołączyć do grupy testerów tutaj.

Czy mamy jeszcze jakieś inne opcje?

Tak! Z pewnością słyszeliście o energii geotermalnej i pływów, a także o różnych rodzajach biopaliw. Najlepsi specjaliści na całym świecie badają każdą możliwość, choć jak dotąd nikomu nie udało się zdobyć Świętego Graala — każdy scenariusz ma swoje plusy i minusy.

Może w ciągu 20 lub 30 lat kopcące elektrownie zostaną zastąpione przez drony unoszące się ponad zupełnie odmienionymi pejzażami miejskimi. Jeśli jesteś współczesnym wróżbitą, zajrzyj na naszą stronę Earth 2050, na której znajdziesz wiele prognoz przygotowanych przez ekspertów, futurystów i zwykłych użytkowników internetu. Podziel się z nami swoją wizją przyszłości — może okaże się, że będzie trafiona…