Uzay tabanlı güneş enerjisi son zamanlarda giderek daha fazla ilgi görüyor. Caltech’in uzaydan yere enerji aktarmanın fizibilitesini gösteren Uzay Güneş Enerjisi Projesi’nin yakın zamandaki başarısı, dünya çapındaki bir dizi pilot projeyle eşleştirildi; bunların tümü sabit yörüngede (GEO) erişilebilen neredeyse sınırsız ve sabit güneş enerjisinden bazılarından yararlanmayı umuyor.
Ancak, yayınlanan yeni bir makaleye göre Acta Astronautica Bir grup İtalyan ve Alman araştırmacıya göre, bu gücün Dünya’ya indirilmesinde pek çok kısıtlama var ve bunların çoğu teknik olmaktan çok lojistikle ilgili.
Makalenin amacı, sabit yörüngedeki uzay tabanlı güneş enerjisi (SBSP) uydularından oluşan bir takımyıldız tarafından sağlanabilecek maksimum güç miktarını hesaplamaya çalışmaktı. Bu hesaplamayı gerçekleştirmek için yazarlar, hesaplamayı iki basit adıma ayırdılar: Yörüngede kaç tane uydu olabilir ve her bir uydu, dünyanın elektrik şebekesini etkili bir şekilde ne kadar güçle besleyebilir?
Yörüngede kaç uydunun bulunabileceğini hesaplamak için yazarlar soruyu her biri için daha sıkı kısıtlamalar içeren dört farklı “senaryoya” böldüler. Tüm senaryolarda tutarlı olan tek kısıtlama, uydular arasında çarpışma veya radyo paraziti olmamasını sağlayacak şekilde uydular arasında hesaplanan minimum açısal ayrım olan Minimum Uzaklık Açısı (MDA) idi. Kabul edelim ki, seçtikleri MDA sayısı (0,1°) zaten göreceli olarak ihtiyatlı bir tahmini temsil ediyordu; her uydu, uyduların boyutunun 10 katından daha fazla olan 147 km’lik bir “açıklık aralığına” sahipti.
İlk senaryoda, başka hiçbir kısıtlama olmadığı varsayılarak kaç tanesinin yörüngeye sığabileceğini basitçe hesapladılar (0,1° açı ve bir dairenin 360°’si göz önüne alındığında bu sayının hesaplanması kolaydı) ilk senaryoda GEO’da çalışır durumda 3.600 SBSP uydusu olabilirdi. Sezgisel olarak çok anlamlı olan ikinci senaryo, GEO’da halihazırda mevcut olan uyduların etrafına SBSP’ler yerleştirmek ve onlara MDA izninin aynısını vermektir. Bu, potansiyel uydu sayısını 2.509 uyduya düşürüyor.
Üçüncü senaryoda ise Dünya’nın yüzeyi devreye girmeye başlıyor. SBSP’lerden güç almak için, uydu tarafından gönderilen mikrodalgaları toplayacak, genellikle rectenna olarak adlandırılan bir alıcı antenin bulunması gerekir. Yazarlar, en azından şimdilik, rectenna’ların okyanusa değil karaya yerleştirilmesi gerektiğini ve bu karanın, uyduların GEO’dayken yukarıda bulunduğu ekvatorun 30 derece yakınında bulunması gerektiğini belirtiyor. Diğer bir kısıtlama da ışın boyutunun ekvatordan uzaktaki yüksek enlemlerde zorunlu olarak daha büyük olması gerektiği, dolayısıyla bu alanlarda bir rectenna için daha fazla arazi alanı gerektirmesidir. Bu kısıtlamayla toplam SBSP sayısı 1.771 istasyonla sınırlandırılmıştır.
Dördüncü senaryodaki son kısıtlama olarak, retennaların yerleştirilmesini, insani gelişmenin nüfus yoğunluğunu kilometre kare başına 3.000 kişi artırdığı alanlarla sınırladılar. Yazarlar bunun, uyduların ışınladığı gücü yakalamak ve iletmek için gerekli elektrik altyapısına sahip olmak için iyi bir örnek olduğunu savunuyorlar. Bu ek kısıtlamanın uygulanmasıyla potansiyel uyduların sayısı orijinal senaryoya göre %364’e, yani %89,9’a düşüyor.
Tüm bu kısıtlamalara rağmen uydular hâlâ bol miktarda güç üretebiliyor. Toplam güç çıkışını hesaplamak, Dünya’daki benzer güneş pilleri için bunu yapmakla aynıdır ve GEO’da nispeten sabit olan alanı, güneş pilinin verimliliğini, geliş açısını ve maruz kaldıkları ışınım miktarını gerektirir. Yazarlar 10 km varsaydılar2 güneş panelleri için alan ve %20 verimlilik; bunların her ikisi de mevcut teknoloji göz önüne alındığında makul varsayımlardır. Ancak daha sonra, toplama kapasitelerine göre hesaplanan enerji miktarını (istasyon başına 272 GW), dönüştürme ve iletim sırasındaki tüm kayıplarla birlikte şebekeye teslim edileceğini tahmin ettikleri miktara (istasyon başına 1 GW) kıyasla büyük ölçüde azaltırlar.
Bu dramatik düşüşe ve en kötü senaryoda bile, bu uyduların sağladığı güç miktarı, toplam küresel enerji kullanımının %3’ünü karşılamaya yetiyor. Elbette çok büyük bir miktar değil ama enerji piyasalarında önemli bir fark yaratacak kadar.
Ve dürüst olmak gerekirse, makaledeki tüm varsayımlar son derece muhafazakar. Sorumluluk reddi—Ben büyük bir SBSP hayranıyım, dolayısıyla önyargılı olabilirim, ancak uzayda toplanan güçten şebekeye iletilen güce %0,3’lük bir dönüşüm oranının olduğunu varsaymak, bu kadar büyük dönüşüm kayıpları için pek fazla gerekçesi olmayan büyük bir sıçramadır. Ek olarak, bir yörünge temizleme yolu için boyut aralığının 10 katı gibi diğer varsayımlar ve rektennaların uygun altyapıyla su üzerine, hatta tarım alanlarına bile inşa edilemeyeceği varsayımı, SBSP’nin durumunu daha da kötüleştiriyor.
Ancak tüm bu varsayımlara ve kısıtlamalara rağmen, bu teknolojinin bir gün dünyanın elektrik ihtiyacının %3’ünü bile karşılayabileceği gerçeği etkileyici. Bu kadar çok şirket ve ülkenin neden bu konuyu daha fazla araştırdığına şaşmamalı ve yazarlar, SBSP’nin insanlığa nihai faydasının ne olabileceğini ölçmeye çalışırken kesinlikle doğru fikre sahipler.
