De X-37B van Boeing (afb: Futura-Sciences)
Ingenieurs zijn mensen die het idee hebben dat ze praktisch zijn, maar ook dat (bijna) overal een (technische) oplossing voor bestaat. Het mooiste verhaal op dat punt vind ik nog steeds dat van de Amerikanen die een speciale pen hadden ontwikkeld voor in vliegtuigen op grote hoogte of in ruimtevaartuigen. De Russen gebruikten gewoon een potloodje. Al vaker is het idee geopperd om iets in de nabije ruimte de plaatsen om beter gebruik te maken van de energie van zonlicht (voor menselijk gebruik). De Amerikanen zijn nu weer bezig met zonne-panelen in de ruimte die energie in de vorm van microgolven naar de aarde versturen. Tja, waarom zou je het makkelijk doen als het moeilijk kan?
Laten we beginnen met te zeggen dat de zon meer energie op de aarde uitstort dan de mens ooit kan verprutsen. Het probleem is dat wij mensen niet zo bijdehand zijn om daar goed gebruik van te maken. Dus bedenken we rare dingen. Ooit zijn er plannen geweest om grote spiegels in banen om de aarde te laten cirkelen om geconcentreerd zonlicht naar de aarde te sturen. Je ziet de brandplekken op de aarde al rondvliegen.
Toch lijken de ingenieurs onder ons niet van plan dat idee te laten varen. Het oude idee is in 1920 bedacht door de Rus Konstantin Tsjolkovski. Dat is nu weer opgepikt door het Amerikaanse ruimteonderzoeklab. Die hebben een zonnepaneel uitgeprobeerd dat zonne-energie uit de ruimte moet versturen naar de aarde. Het gaat om de PRA-module (PRA staat voor fotovoltaïsche radiofrequentieantenne). Die is in mei vorig jaar de lucht in gestuurd aan boord van een Boeingdroon (X-37B van het Amerikaanse leger. Die module zet zonlicht om microgolven die naar de aarde gestuurd worden. Op aarde worden die golven opgevangen door ‘antennes’ en omgezet in elektrische energie. Leuk projectje, denk je dan, maar vrij onpraktisch, niet des ingenieurs.
Het zonlicht in de ruimte bevat meer energie (meer blauw) dat door de aardse atmosfeer eruit wordt gefilterd, stelt projectleider Paul Jaffe. Het andere voordeel is dat zo’n ruimtepaneel geen last heeft van een dag/nachtritme. Het gebruikte paneeltje heeft een maximaal vermogen van 10 W. Het idee is echter om veel grotere panelen de ruimte in te sturen, in de orde van gigawatts. Het derde voordeel is dat die energie overal op aarde na toe te dirigeren is.
Problemen
Het is een project met vele haken en ogen. Een van de problemen is de temperatuur. Naarmate het paneel warmer wordt wordt dat steeds minder rendabel. Met de X-37B maakt het rondjes van 90 minuten in een lage baan om de aarde, de helft daarvan in de kou en donkerte. De andere helft zijn de panelen op de zon gericht en dan kan het paneel behoorlijk warm worden.
Een ander probleem is de overdracht van ontvangen energie naar de aarde. De microgolven worden door de atmosfeer verspreid (in feite gebroken): hoe langer de golflengte hoe groter de ‘antennes’ op aarde en op het paneel moeten zijn. Een ‘antenne’ in de ruimte van 1 km betekent dat de ontvangende module op aarde 10 km in doorsnee moet zijn, volgens Martin Hoffert in een artikel in het Franse Science et Vie.
Als je naar de kosten kijkt dan is het pas goed mis. Een paneel dat een vermogen van 5 GW heeft weegt zo’n 10 000 ton, vijfentwintig keer het internationale ruimtestation. Dat zou dan betekenen dat je zo’n paneel stukje bij beetje de ruimte in moet zien te krijgen (en hopen dat die niet stuk gaat). Dat is een kostbare operatie.
In 2015 heeft de Japanse ruimtevaartorganisatie JAXA proeven genomen met een soortgelijke installatie als de Amerikaanse die microgolven over 55 m verstuurde. China zei in 2019 dat het in 2035 een zonnecentrale in de ruimte wil hebben. Mij lijken het tot mislukken gedoemde megalomane projecten die ook nog eens erg gevaarlijk zouden kunnen zijn, afgezien van de enorme kans op schade door meteorieten en ander ruimtepuin en de moeilijkheden met onderhoud. Af en toe zijn ingenieurs heel schattig maar soms ook gevaarlijk naïef (denk ik dan).
Bron: Futura Sciences