Den brittiska regeringen överväger enligt uppgift ett förslag på 16 miljarder pund för att bygga ett solkraftverk i rymden.

Ja, du läste rätt. Rymdbaserad solenergi är en av teknikerna som ingår i regeringens Net Zero Innovation Portfolio. Det har identifierats som en potentiell lösning, tillsammans med andra, för att göra det möjligt för Storbritannien att uppnå nettonoll till 2050.

Men hur skulle ett solkraftverk i rymden fungera? Vilka är fördelarna och nackdelarna med denna teknik?

Rymdbaserad solenergi innebär att man samlar in solenergi i rymden och överför den till jorden. Även om idén i sig inte är ny, har de senaste tekniska framstegen gjort detta perspektiv mer genomförbart.

Det rymdbaserade solenergisystemet involverar en solenergisatellit - en enorm rymdfarkost utrustad med solpaneler. Dessa paneler genererar elektricitet, som sedan trådlöst överförs till jorden genom högfrekventa radiovågor. En jordantenn, kallad rektenn, används för att omvandla radiovågorna till elektricitet, som sedan levereras till elnätet.

Ett rymdbaserat solkraftverk i omloppsbana är upplyst av solen 24 timmar om dygnet och skulle därför kunna generera el kontinuerligt. Detta representerar en fördel gentemot markbaserade solenergisystem (system på jorden), som bara kan producera elektricitet under dagen och är beroende av vädret.

Med den globala energiefterfrågan som beräknas öka med nästan 50 % till 2050, kan rymdbaserad solenergi vara nyckeln till att möta den växande efterfrågan på världens energisektor och tackla den globala temperaturökningen.

Några utmaningar

Ett rymdbaserat solkraftverk bygger på en modulär design, där ett stort antal solcellsmoduler sätts ihop av robotar i omloppsbana. Att transportera alla dessa element ut i rymden är svårt, kostsamt och kommer att ta hårt på miljön.

Vikten av solpaneler identifierades som en tidig utmaning. Men detta har åtgärdats genom utvecklingen av ultralätta solceller (en solpanel består av mindre solceller).

Rymdbaserad solenergi anses vara tekniskt genomförbar främst på grund av framsteg inom nyckelteknologier, inklusive lätta solceller, trådlös kraftöverföring och rymdrobotik.

Viktigt är att montering av bara ett rymdbaserat solkraftverk kommer att kräva många uppskjutningar av rymdfärjor. Även om rymdbaserad solenergi är utformad för att minska koldioxidutsläppen på lång sikt, finns det betydande utsläpp förknippade med rymduppskjutningar, såväl som kostnader.

Rymdfärjor är för närvarande inte återanvändbara, även om företag som Space X arbetar på att ändra detta. Att kunna återanvända uppskjutningssystem skulle avsevärt minska den totala kostnaden för rymdbaserad solenergi.

Om vi ​​lyckas bygga ett rymdbaserat solkraftverk står dess drift också inför flera praktiska utmaningar. Solpaneler kan skadas av rymdskräp. Vidare är paneler i rymden inte skyddade av jordens atmosfär. Att utsättas för mer intensiv solstrålning innebär att de kommer att brytas ned snabbare än de på jorden, vilket kommer att minska den kraft de kan generera.

Effektiviteten av trådlös kraftöverföring är en annan fråga. Att överföra energi över stora avstånd – i det här fallet från en solsatellit i rymden till marken – är svårt. Baserat på den nuvarande tekniken skulle bara en liten del av den insamlade solenergin nå jorden.

Pilotprojekt pågår redan

Space Solar Power Project i USA utvecklar högeffektiva solceller samt ett konverterings- och transmissionssystem optimerat för användning i rymden. US Naval Research Laboratory testade en solmodul och ett energiomvandlingssystem i rymden 2020. Samtidigt har Kina meddelat framsteg med deras Bishan rymdsolenergistation, med målet att ha ett fungerande system till 2035.

I Storbritannien anses en rymdbaserad solenergiutveckling på 17 miljarder pund vara ett hållbart koncept baserat på den nyligen publicerade Frazer-Nash Consultancy-rapporten. Projektet förväntas starta med små försök, vilket leder till ett solkraftverk i drift 2040.

Solenergisatelliten skulle vara 1,7 km i diameter och väga cirka 2 000 ton. Den markbundna antennen tar upp mycket utrymme — ungefär 6,7 km gånger 13 km. Med tanke på användningen av mark över hela Storbritannien är det mer sannolikt att den placeras offshore.

Denna satellit skulle leverera 2GW kraft till Storbritannien. Även om detta är en betydande mängd kraft, är det ett litet bidrag till Storbritanniens produktionskapacitet, som är cirka 76 GW.

Med extremt höga initiala kostnader och långsam avkastning på investeringen skulle projektet kräva betydande statliga resurser såväl som investeringar från privata företag.

Men allt eftersom tekniken går framåt kommer kostnaderna för rymduppskjutning och tillverkning att minska stadigt. Och projektets omfattning kommer att tillåta masstillverkning, vilket borde sänka kostnaderna något.

Om rymdbaserad solenergi kan hjälpa oss att nå nettonoll till 2050 återstår att se. Andra tekniker, som mångsidig och flexibel energilagring, väte och tillväxt i förnybara energisystem är bättre förstådda och kan lättare tillämpas.

Trots utmaningarna är rymdbaserad solenergi en föregångare för spännande forsknings- och utvecklingsmöjligheter. I framtiden kommer tekniken sannolikt att spela en viktig roll i den globala energiförsörjningen.