Energy. Variable and immortal  (the law of conservation of energy ). Civilisational article of first need. We are addicted to it. How much? Very much. Mortally. This can be seen, for example, in the fact that Kardaszew as a determinant, to determine the level of development of a given civilization, proposed the energy consumed by it...

Energia. Zmienna i nieśmiertelna (prawo zachowania energii). Cywilizacyjny artykuł pierwszej potrzeby. Jesteśmy od niej uzależnieni. Jak bardzo? Bardzo. Wręcz śmiertelnie. Można to dostrzec chociażby w fakcie, że Kardaszew jako wyznacznik służący do określenia poziomu rozwoju danej cywilizacji, zaproponował właśnie zużywaną przez nią energię.                      A tak przy okazji, według fizyka Michio Kaku, nasza cywilizacja osiągnie 1-szy poziom skali Kardaszewa około 2100 r.               Czyli  z rocznym zużyciem energii pierwotnej na poziomie 14 301 Mtoe i 26 672 TWh energii elektrycznej, na razie jeszcze raczkujemy poza skalą.  Niestety pozyskiwana energia elektryczna w swojej przeważającej ilości jest dostarczana przez technologie „brudne”, silnie obciążające nasze rodzime środowisko. W 2018 około 74 procent energii elektrycznej pozyskaliśmy z paliw kopalnych (64 %) i materiałów rozszczepialnych (10%),  przy okazji produkując 33,146 miliarda ton CO2 rocznie. Nawiasem mówiąc energia jądrowa wcale taka czysta nie jest, skoro przeciętna elektrownia produkuje, przez cały swój okres aktywności technologicznej, kilkanaście tysięcy m3 materiałów aktywnych. Pozostały wolumen dostaw energii  obsługują  elektrownie wodne (16%), biomasa(3%), elektrownie wiatrowe (5%) oraz wykorzystujące energię słoneczną (2%). Ponieważ prace nad ździebko wydajniejszymi technologiami, takimi jak super bezpieczne reaktory TWR (Travelling Wave Reactor) bądź wyśnione reaktory fuzyjne takie jak CFR (Compact Fusion Reactor) opatentowany i budowany przez Lockheed Martin jeszcze nieco potrwają, energetyka zawodowa skupiła się na rozwoju poznanych już i bardzo intensywnie wdrażanych, bezemisyjnych źródeł energii takich jak choćby  wspomniane już elektrownie słoneczne oparte na ogniwach fotowoltaicznych. Jeszcze z kronikarskiej rzetelności wypada też wspomnieć o planach wykorzystania klatratów metanu, tylko temat rzeka i opowieść na inny czas.. Ale wracamy do tematu produkcji energii elektrycznej. Z ostatnich danych wynika iż koszt pozyskania 1 MWh z energii słonecznej kształtuje się cenie zawartej pomiędzy 42,55 USD (najniższa z cen w Niemczech) do 143 USD (najwyższa z cen podanych przez US EIA). W Polsce na przykład LCOE z fotowoltaiki wynosiło w 2016, 150 EUR/ 1 MWh. Tak znacząca dysproporcja w wysokości kosztów  produkcji przy wyrównanej technologicznie jakości, systematycznie poprawianej wydajności urządzeń oraz dość zrównoważonej cenie musi więc wynikać z innych uwarunkowań. Przede wszystkim istotny jest tu lokalny poziom nasłonecznienia jako czynnik mający największy wpływ na poziom kosztów.Jak wiemy średnia gęstość promieniowania słonecznego docierającego na powierzchnię naszej planety ma wartość rzędu 162 W/m2 podczas gdy wartość promieniowania słonecznego ponad atmosferą wynosi do 1367 W/m2. No i stałe opromieniowanie paneli przez słońce, trwające przez 8760 godzin rocznie a nie tylko 4360. Czyli możliwe jest uzyskanie 17-krotnego wzrostu wydajności. Różnica w efektywności jest mocno zauważalna i pobudzająca wyobraźnię. Wszystkich, marzycieli i tych pewniej stąpajacych po ziemi (ale oni rzadko sięgają gwiazd).

W 2014 świat obiegły informacje o tym, iż kolejne już państwo a dokładniej JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency ) na poważnie przymierza się do budowy na orbicie okołoziemskiej satelitarnej elektrowni słonecznej. Nieco wcześniej (nawet zdecydowanie, bo w latach 70-tych) nad problemem SSP (Space Solar Power) pracowała NASA, a ostatnio media ujawniły, że za temat zabrali się chińscy uczeni. Planowane elektrownie mają mieć moc rzędu 1GWp. Na razie trwają próby. Zespoły zapracowanych uczonych pochylają się nad technologią. Sukces. Tyle newsy. A rzeczywistość? Trochę bardziej szara i bez zadęcia. Oczywiście projekty są śmiałe oraz szalenie imponujące swoim rozmachem i technologią. Główne założenia projektu to umieszczenie na orbicie geostacjonarnej, czyli na wysokości 35 786 km nad równikiem elektrowni słonecznej o mocy 1 GWp oraz o powierzchni około 6 km2 i wadze od 1 000 do 10 000 ton (w zależności od projektu, tu Chińczycy przewidują niższą wagę). Projekty przewidziane są do realizacji tak około lat czterdziestych. Prawda jak to ładnie wygląda i brzmi? Oczywiście po drodze będzie jeszcze nieco problemów do pokonania. Natury technicznej a także ściśle z nimi powiązanego, wręcz nieodzownego dla pomyślnej realizacji projektu, aspektu ekonomicznego. Rzecz pierwsza to transport. Musimy wynieść w przestrzeń (w wersji optymistycznej) milion kilogramów materiałów i sprzętu. Na dzień dzisiejszy cennikowy koszt komercyjnego wyniesienia na LEO (niską orbitę) 1 kg ładunku wynosi 26,7 tys, USD, zaś na docelową GEO już 46,7 tys. USD. Zapewne przy lotach pełnoładunkowych uda się uzyskać znaczące obniżki bo inaczej koszt samego tylko transportu byłby wyższy od całego programu Apollo, obliczanego na 24,5 mld USD. Rozwiązaniem będą zapewne SSTO ( S ingle- S tage- T o- O rbit), jak na przykład rozwijany Falcon czy Skylon z jego arcyciekawym silnikiem Sarbre , czyli koncepcja jednostopniowych rakiet wielokrotnego użytku, umożliwiających osiągnięcie niskiej orbity przy koszcie transportu wynoszącym poniżej 1 tys. USD / kg ładunku. Na LEO ładunek mogłyby przejąć holowniki wyposażone w silniki jonowe które pracowicie wyniosą ładunek na docelową orbitę geostacjonarną. Oczywiście są też badane inne możliwości obniżenia kosztów logistyki ale o tym i o innych problemach związanych z realizacją SSP, porozmawiamy już przy następnym spotkaniu.