Is Space-Based Solar a Good Idea?

Dr Ben Miles

28 Apr 202419:21

Summary

TLDR1941年にアイザモフが発表した物語をもとに、2024年現在、オックスフォードのスタートアップ「Space Solar」は太陽から収集したエネルギーを無線で地球に送信する計画を立てています。2GWの衛星を22,000マイルの高空に設置し、24時間清潔なエネルギーを供給する。地球のエネルギーニーズに応えるため、太陽エネルギーを宇宙で効率的に活用する方法が注目されています。コスト削減と技術進歩により、宇宙型太陽光発電は経済的で実現可能になり、将来的には地上の太陽光発電所や風力発電所を上回る力を供給する見込みです。

Takeaways

📚 1941年にアイザック・アシモフは、宇宙ステーションが太陽エネルギーを集めて地球に無線で送る短編小説を発表しました。
🚀 2024年現在、オックスフォードのスタートアップ「Space Solar」は、2kmの2GWの衛星を使って地球にクリーンなエネルギーを24時間供給する計画を立てています。
🌟 太陽エネルギーは21世紀のエネルギーニーズを満たすための素晴らしい長期的なクリーンエネルギー源です。
📉 ソーラーパネルのコストは過去数十年で大幅に低下し、特にドイツのフィードインタリフ制度が市場価格の2倍を支払うことで需要を刺激しました。
💰 宇宙への打ち上げコストも、SpaceXのStarshipなどによる低コスト打ち上げ技術の発展により劇的に低下しています。
🛰️ Space Solarは1.7kmの直径を持つ宇宙型太阳光発電ステーションを建て、60,000枚の太陽電池パネルを用いて太陽光を集めます。
🔄 宇宙から地球へエネルギーを無線で送信する技術は、相位制御されたエネルギービームを用いて実現可能となりました。
📡 地上のアンテナ配列は、受け取りエリアの1/10程度のスペースしか必要としません。
🌐 地球の曲線による影響を考慮し、システムは海上に設置され、6km×13kmのエリアを占有すると予想されています。
🛑 安全性については、ビームの誤った方向への偏差が検出されると、自動的にビームの供給が停止するように設計されています。
🌡️ 太陽光発電の効率は約18％であり、地上の太陽光発電所の1％と比較して大幅に高効率です。

Q & A

Isaac Asimovが1941年に発表した短編小説で描いた宇宙ステーションのエネルギー伝送方法とは何ですか？
-Isaac Asimovの短編小説では、宇宙ステーションが太陽から集めたエネルギーを無線で地球に伝える方法を描いています。これは、焦点を当てたマイクロ波束を使って行われます。
Space Solarというスタートアップはどこに拠点を置いていますか？
-Space Solarというスタートアップは、イギリスのオックスフォードに拠点を置いています。
Space Solarの計画では、どのくらいの大きさの衛星を使いますか？また、それをどこに設置する予定ですか？
-Space Solarの計画では、約2kmの大きさの衛星、すなわち2GWの衛星を使い、それを地球から22,000マイルの上に設置する予定です。
太陽光発電のコストが過去数十年でどのように変化しましたか？
-過去数十年間、特に2000年代初頭のドイツのフィードインタリフ制度のおかげで、太陽光発電のコストは大幅に下がり、現在では石炭や天然ガスよりも安価になっています。
SpaceXのStarshipがもたらす宇宙運送コストの低下はどの程度ですか？
-SpaceXのStarshipは、150トンのペイロードを3百万ドルで打ち上げる見込みであり、1kgあたり20ドル程度になると予想されています。これは、過去の宇宙運送コストに比べて、大幅な低下です。
宇宙型太陽光発電ステーションの建設にはどれだけの打ち上げミッションが必要ですか？
-Space Solarの計画では、宇宙型太陽光発電ステーションの建設に68回の打ち上げミッションが必要です。
宇宙から地球へ無線でエネルギーを伝える技術の原理は何ですか？
-これは、フェーズド配列を使ってビームを制御する技術です。複数のアンテナを同じ周波数で振動させ、それらの波の干渉パターンを利用して、特定の方向にエネルギーを送ることができます。
Space Solarのシステムで使用される周波数はどれであり、なぜその周波数を選択しましたか？
-Space Solarのシステムでは、2.45GHzのマイクロ波周波数を使用しています。この周波数は、雲や雨にもかかわらず容易に大気圏を通過できるため選択されています。
宇宙型太陽光発電の安全性について、どのような安全対策が講じられていますか？
-ビームが意図された集積地点から逸れたら、安全装置が作動し、パワービーミングプロセスを停止します。また、エネルギー強度は正午の日差しの1/4程度であり、NASAの初期研究表明、これは人間に安全です。
宇宙型太陽光発電の効率はどのように評価されていますか？
-宇宙型太陽光発電の太陽電池の効率は約40%であり、RFからDCへの変換効率は約85%です。大気圏を通過する際のロスや受信アンテナのロスも考慮されており、全体的な効率は約90%と評価されています。
Space Solarのビジネスモデルや将来の計画について教えてください。
-Space Solarは、今後10年以内に商業的な宇宙型太陽光発電ファームを設置することを目指しています。2027年までにプロトタイプを打ち上げる予定があり、2030年までに約1,000軒の家を供給できる規模のバージョンを打ち上げる予定です。