De Europese luchtvaartgigant Airbus heeft in een nieuw experiment aangetoond hoe zonne-energie vanuit de ruimte kan worden overgestraald.
Tot dusver heeft het draadloze transmissiesysteem slechts een afstand van iets meer dan 30 meter overbrugd, maar de ingenieurs zijn ervan overtuigd dat zij het bereik kunnen vergroten om binnen het komende decennium de hele ruimte te bereiken.
Bij de demonstratie, die in september plaatsvond in de X-Works Innovation Factory van Airbus in Duitsland, werd elektrische energie van een fotovoltaïsch paneel in de vorm van microgolven doorgestuurd naar een ontvanger op 36 meter afstand. De uitgestraalde energie verlichtte een modelstad en voorzag een waterstofgenerator en een koelkast met alcoholvrij bier, waarvan het publiek later kon genieten.
Hoewel het misschien een lange weg lijkt om van een hoogte van 36 meter naar de baan om de aarde te gaan, geloven de ingenieurs van Airbus dat “de eerste werkende Power Beaming prototypes in gebruik kunnen zijn” tegen het begin van de jaren 2030.
“Nu we voor het eerst met succes de belangrijkste bouwstenen van een toekomstig zonne-energiesysteem in de ruimte op kleine schaal hebben getest, zijn we klaar om power beaming naar het volgende niveau te tillen,” zei Yoann Thueux, de leider van het Airbus-onderzoeksproject, in een verklaring.
Airbus zal waarschijnlijk eerst proberen om zonne-energie vanuit een luchtplatform op te stralen voordat hij zich op de ruimte richt. Uiteindelijk kan zonne-energie die in de ruimte wordt geoogst en naar vliegtuigen wordt gestraald een revolutie in de luchtvaart teweegbrengen, denkt het bedrijf. Vliegende vliegtuigen zouden ook kunnen dienen als mobiele knooppunten die de energie naar andere plaatsen op aarde sturen.
“Dit zou in feite een doorbraak kunnen betekenen voor vliegtuigen, met het potentieel om het bereik te vergroten, het gewicht te verminderen, maar ook om stroom door te sturen naar andere plaatsen, waarbij energie wordt beheerd zoals gegevens”, aldus Jean-Dominique Coste, een senior manager bij de afdeling Blue Sky van Airbus, die innovatieve technologieën ontwikkelt, in de verklaring.
Zonne-energie uit de ruimte zou ook kunnen helpen om de wereld van fossiele brandstoffen te ontdoen en bij te dragen tot een koolstofvrije toekomst, overeenkomstig de oproepen van de internationale klimaatwetenschap. Om te voorkomen dat de aarde gemiddeld met meer dan 1,5 graden Celsius (2,7 graden Fahrenheit) opwarmt, moet de wereldeconomie volgens wetenschappers tegen 2050 volledig koolstofvrij zijn. Volgens een recent rapport van de Verenigde Naties over klimaatverandering ligt dit doel echter nog niet binnen bereik.
“Power beaming technologieën zouden de creatie van nieuwe energienetwerken in de lucht mogelijk maken en kunnen helpen het energieprobleem op te lossen,” zei Coste. “Ze zouden landen in staat stellen hun energie volledig te controleren en te distribueren waar nodig, onafhankelijk.”
De opwekking van zonne-energie is in de ruimte veel efficiënter dan op het aardoppervlak, waar wolken en de dag-nachtcyclus een maximale verlichting verhinderen. In feite is de zonnestraling 50% intenser in de ruimte, waar geen lucht de stralen in de weg staat. De technologie heeft echter ook nadelen.
“Als satellieten het zonlicht zouden opvangen, zouden ze een diameter van ongeveer 2 kilometer [1,2 mijl] moeten hebben om hetzelfde energieniveau te bereiken als een kerncentrale,” aldus Thueux.
En niets van die grootte heeft ooit in de ruimte gevlogen. De grootste structuur in de ruimte die ooit in een baan om de aarde is gebracht is het Internationale Ruimtestation, dat ongeveer zo groot is als een voetbalveld.
Coste zei dat de microgolfstralen die de geoogste zonne-energie overbrengen “zo kunnen worden ontworpen dat schade aan zowel technologie als levende wezens wordt voorkomen”. Hij ziet verdere voordelen van het systeem in de mogelijkheid om energie over de hele wereld te verspreiden zonder dat er verdere infrastructuur op de grond nodig is.
“Er is bijvoorbeeld geen complexe en kostbare grondinfrastructuur, elektriciteitscentrales, pijpleidingen of kabels nodig om de elektriciteit op aarde te verdelen,” aldus Coste. “Ook dat gebeurt door middel van power beaming.”
Het systeem zou volgens Airbus niet duurder zijn dan conventionele infrastructuur voor energieopwekking op de grond, zoals kerncentrales of grootschalige zonne- of windmolenparken.
Zonne-energie uit de ruimte werd tot voor kort beschouwd als sciencefiction, maar heeft de laatste tijd aan belang gewonnen doordat ’s werelds belangrijkste ruimtevaartorganisaties ontwikkelingsprojecten en haalbaarheidsstudies hebben gelanceerd die ertoe zouden kunnen leiden dat de eerste ruimte-energie-oogstmachines in het volgende decennium kunnen vliegen.
De ruimtevaartorganisaties geven toe dat vooruitgang op verschillende gebieden, waaronder robotica en fabricage in de omloopbaan, nodig is om de visie op zonne-energie in de ruimte te verwezenlijken.
