Bu makale, dünyanın dört bir yanından siyasi ve iklim liderlerinin katılacağı İklim İleri etkinliğine ilişkin özel bölümümüzün bir parçasıdır.
Ali Hajimiri, gezegene enerji sağlamanın daha iyi bir yolu olduğuna inanıyor; hak ettiği ilgiyi görmeyen bir yol. Caltech elektrik mühendisliği profesörü, bulutlar tarafından engellenmeyen ve gece-gündüz döngüleri tarafından engellenmeyen, uzayda yüzen binlerce güneş panelinin, büyük miktarlarda enerjiyi kablosuz olarak Dünya’daki alıcılara ilettiğini hayal ediyor.
Bu yıl, Bay Hajimiri, Caltech araştırmacılarından oluşan bir ekiple birlikte uzayda kablosuz enerji aktarımının mümkün olduğunu kanıtladığında bu vizyon gerçeğe daha da yaklaştı: uzaydaki bir Caltech prototipine taktıkları güneş panelleri, elektriği başarılı bir şekilde mikrodalgalara dönüştürdü ve yaydı. Bu mikrodalgalar yaklaşık bir metre uzaktaki alıcılara gönderilerek iki LED’in yanmasına neden oluyor.
Prototip ayrıca Pasadena, Kaliforniya’daki laboratuvar binasının çatısındaki bir alıcıya küçük ama tespit edilebilir miktarda enerji ışınladı. Gösteri, Bay Hajimiri’nin doğrudan güneş ışığından daha güvenli olduğuna inandığı bir enerji kaynağı olan kullanılabilir enerjinin uzaydan Dünya’ya kablosuz olarak iletilmesinde ilk adımı işaret ediyor. “Radyasyonun yoğunluğunun güneşin Dünya üzerindeki yoğunluğundan daha az olduğu söyleniyor” dedi.
Alternatif enerji kaynakları arayışı, Perşembe günü Haberler İklim Forward etkinliğinde iş dünyası, akademik ve kamu politikası liderleri tarafından tartışılan konulardan biri. Caltech gösterisi, nükleer füzyon ve düşük maliyetli temiz hidrojen gibi diğer uzun vadeli temiz enerji fikirleri tarafından uzun süre gölgede bırakılan bir temiz enerji teknolojisi olan uzaya dayalı güneş enerjisini gerçekleştirme arayışında önemli bir andı.
NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nde kıdemli teknoloji analisti Nikolai Joseph, eğer uzaya dayalı güneş enerjisi ticarileştirilebilirse, bu tür istasyonlar 2050 yılına kadar dünya elektriğinin yüzde 10’una kadarını karşılayabilir.
Uzaya dayalı güneş enerjisi fikri, bilim kurgu yazarı Isaac Asimov’un mikrodalgalar kullanarak Dünya’ya ve diğer gezegenlere enerji ışınlayan bir güneş istasyonu hakkındaki kısa öykülerinden biri olan “Akıl”ı yazdığı en az 1941’den beri ortalıkta dolaşıyor.
1970’li yıllarda petrol fiyatlarındaki beş kat artış alternatif enerjiye olan ilgiyi artırınca NASA ve Enerji Bakanlığı konuyla ilgili ilk önemli çalışmayı gerçekleştirdi. 1995 yılında fizikçi John C. Mankins liderliğindeki NASA, durumu yeniden inceledi ve uzaya dayalı güneş enerjisinin gerçekleştirilebilmesinden önce maliyetleri azaltmak için uzay fırlatma teknolojisine yatırım yapılması gerektiği sonucuna vardı.
Bir teknoloji danışmanlık grubu olan Artemis İnovasyon Yönetimi Çözümleri’nin şu anda başkanı olan Bay Mankins, “Teknik olarak mümkün olduğuna dair hiçbir şüphe yoktu” dedi. “Maliyetler çok yüksekti.”
Ancak bugün matematik değişebilir.
Elon Musk’un SpaceX’inin ortaya çıkışı, roket fırlatma maliyetlerinde keskin bir düşüşe yol açtı. 1970’den 2000’e kadar alçak Dünya yörüngesine bir roket fırlatmanın ortalama maliyeti, bir kilogram veya 2,2 pound ağırlık için yaklaşık 18.500 dolardı; Bugün maliyet kilogram başına sadece 1.500 dolara düştü. Bu azalma, Dünya atmosferi dışında enerji santralleri inşa etme tahminlerinin önemli ölçüde azalmasına yardımcı oldu.
1980 yılında NASA’nın yaptığı bir araştırma, uzaya dayalı güneş enerjisinin ilk gigawatt’ının (100 milyon LED ampulü çalıştırmaya yetecek enerji) 20 milyar dolardan (bugün 100 milyar dolar) fazlaya mal olacağını buldu. 1997’ye gelindiğinde NASA bu sayının yaklaşık 7 milyar dolara (bugün 15 milyar dolar) düştüğünü tahmin ediyordu; Avrupa Uzay Ajansı için 2022 yılında yapılan bir araştırmaya göre bu miktarın şu anda yaklaşık 5 milyar dolar olduğu tahmin ediliyor.
İklim ve temiz enerji yatırımcısı Ramez Naam, “Eskiden uzaya dayalı güneş enerjisinin eleştirmeniydim” dedi. Bay Naam şu anda aktif olarak yatırım yapacak uzay merkezli güneş enerjisi şirketleri arıyor. “Uzay fırlatmalarının maliyetindeki dramatik değişiklik her şeyi değiştirdi” dedi.
Uzay tabanlı güneş enerjisi, mikrodalgalar veya lazer radyasyonu kullanarak elektrik enerjisinin uzayda kablosuz iletimini gerektirir. Lazer ışınlarının aksine, mikrodalgalar bulutlara ve yağmura nüfuz edebilir, bu da onları güneş enerjisi kapasitesini en üst düzeye çıkarmak için en iyi aday haline getirir.
Ancak teknik engeller var. Her ne kadar Bay Hajimiri’nin Caltech’teki ekibi uzayda mikrodalgaların kablosuz enerji aktarımının mümkün olduğunu kanıtlasa da ve hatta Dünya’ya tespit edilebilir miktarda enerji yaydığını kanıtlamış olsa da, Dünya’ya onu kullanılabilir bir biçime dönüştürmek için yeterli enerji yaymadılar.
ABD Deniz Araştırma Laboratuvarı’nda güç aktarım teknolojisinde uzman mühendis olan Paul Jaffe, “Hiç kimse birkaç kilometreden fazla güç aktarımını kanıtlayamadı” dedi. Bay Hajimiri bunun yapılabileceğine inanıyor. Caltech mühendisi, çok sayıda hafif, yelken benzeri uzay aracının milyarlarca küçük verici anteni kullanarak Dünya’ya binlerce kilometre yol alabilecek ve megavatlarca enerji taşıyabilecek odaklanmış bir ışın oluşturmasına olanak sağlayacak teknolojiler üzerinde çalıştığını söylüyor.
Uzaya dayalı güneş enerjisi yapılarının ölçeği de göz korkutucu. Bugün uzaydaki en göze çarpan bina, bir yandan diğer yana 357 feet uzunluğundaki Uluslararası Uzay İstasyonu’dur. Uzay tabanlı güneş enerjisi sistemleri birkaç bin metre genişliğinde olacak ve yapıları yörüngede otonom olarak bir araya getirmek için bir robot ordusuna ihtiyaç duyulacak.
Araştırmacıların, teknik zorlukların üstesinden gelmenin yanı sıra, Dünya’ya kablosuz enerji iletiminin güvenliğini de sağlaması gerekiyor. Mikrodalga ve lazer ışınlarının belirli güç yoğunluklarında insan sağlığı açısından bilinen bir risk oluşturduğunu belirten araştırmacılar, uzay kaynaklı güneş enerjisinin güç yoğunluğunun uluslararası yönetim organları tarafından belirlenen sınırlar dahilinde olması gerektiğini söylüyor. Henüz uzaydan yayılan radyasyonun insan sağlığı, çevre veya atmosfer üzerindeki etkilerine odaklanan hiçbir çalışma yok; bu, teknolojinin kamuoyu tarafından kabulü için çok önemli bir adım.
O zaman kaçınılmaz olarak düzenleyici zorluklar ortaya çıkacaktır. Telekomünikasyon, GPS ve hava durumu uyduları da dahil olmak üzere radyo dalgalarının yörüngeden iletilmesi, çeşitli kullanıcıların müdahalesini önlemek için bir lisans gerektirir. Güneş enerjisi uydularının, çalışma frekanslarını korumak ve lisanslamak için muhtemelen bir Birleşmiş Milletler kuruluşu olan Uluslararası Telekomünikasyon Birliği’nden onay alması gerekecek.
Bu zorlukların karmaşıklığı nedeniyle, uzaya dayalı güneş enerjisi projelerinin çoğunun, eğer bu noktaya ulaşırlarsa, 2030’larda veya 2040’larda piyasaya çıkması bekleniyor. Ancak bu, araştırmacıların uzaydan kesintisiz, tükenmez bir enerji kaynağı elde etme hayallerini gerçekleştirmelerine engel olmuyor.
Avrupa Uzay Ajansı’nda mühendis olan Sanjay Vijendran, hayatının çoğunu Mars keşif projelerinde geçirdi, ancak iklim değişikliği odağını tekrar Dünya’ya kaydırdı. Bay Vijendran, 2020’de kendisine ve meslektaşlarına “Uzay iklim krizine doğrudan yardımcı olmak için daha fazlasını yapabilir mi?” diye sorduğunu hatırladı. Sonuç, 2025 yılına kadar uzay tabanlı güneş enerjisinin teknik ve ekonomik fizibilitesi hakkında bir rapor yayınlayacak olan Solaris programıydı.
Michigan merkezli Virtus Solis ve Birleşik Krallık’taki Space Solar, uzay tabanlı güneş enerjisi üzerinde çalışan birkaç girişim arasında yer alıyor. NASA, ABD Hava Kuvvetleri, Japonya Havacılık ve Uzay Araştırma Ajansı, Avrupa Uzay Ajansı ve Çin Uzay Teknolojileri Akademisi dahil olmak üzere devlet kurumları, on yıl içinde uzaya dayalı güneş enerjisi hakkındaki raporları paylaşmayı planlıyor. 2019’dan beri ABD Deniz Araştırma Laboratuvarı, güç ışınlamasına ilişkin çeşitli gösteriler başlattı.
Bay Jaffe, uzaya dayalı güneş enerjisinin işe yarayacağına ve hatta gerekli olacağına dair hiçbir kesinlik olmadığına inanıyor. “Planladığımız enerji için yeterince iyi bir alternatif portföyü oluşturabilir ve uzaya dayalı güneş enerjisini geçersiz kılabiliriz” dedi.
Bay Vijendran ayrıca uzaya dayalı güneş enerjisinin yeterli finansman olmadan işe yaramayacağını da kabul etmeye hazır. Ancak, özellikle diğer çözümlerle karşılaştırıldığında teknolojiye çok az para yatırıldığı göz önüne alındığında, bu seçeneğin araştırılmasının zorunlu olduğunu düşünüyor.
Vijendran, “Nükleer füzyon araştırmalarına her yıl milyarlarca dolar harcıyoruz” dedi. “Uzay merkezli güneş enerjisine yılda bir milyar yatırım yaparsanız biz bunu 10 yılda hazır hale getiririz.”
Ali Hajimiri, gezegene enerji sağlamanın daha iyi bir yolu olduğuna inanıyor; hak ettiği ilgiyi görmeyen bir yol. Caltech elektrik mühendisliği profesörü, bulutlar tarafından engellenmeyen ve gece-gündüz döngüleri tarafından engellenmeyen, uzayda yüzen binlerce güneş panelinin, büyük miktarlarda enerjiyi kablosuz olarak Dünya’daki alıcılara ilettiğini hayal ediyor.
Bu yıl, Bay Hajimiri, Caltech araştırmacılarından oluşan bir ekiple birlikte uzayda kablosuz enerji aktarımının mümkün olduğunu kanıtladığında bu vizyon gerçeğe daha da yaklaştı: uzaydaki bir Caltech prototipine taktıkları güneş panelleri, elektriği başarılı bir şekilde mikrodalgalara dönüştürdü ve yaydı. Bu mikrodalgalar yaklaşık bir metre uzaktaki alıcılara gönderilerek iki LED’in yanmasına neden oluyor.
Prototip ayrıca Pasadena, Kaliforniya’daki laboratuvar binasının çatısındaki bir alıcıya küçük ama tespit edilebilir miktarda enerji ışınladı. Gösteri, Bay Hajimiri’nin doğrudan güneş ışığından daha güvenli olduğuna inandığı bir enerji kaynağı olan kullanılabilir enerjinin uzaydan Dünya’ya kablosuz olarak iletilmesinde ilk adımı işaret ediyor. “Radyasyonun yoğunluğunun güneşin Dünya üzerindeki yoğunluğundan daha az olduğu söyleniyor” dedi.
Alternatif enerji kaynakları arayışı, Perşembe günü Haberler İklim Forward etkinliğinde iş dünyası, akademik ve kamu politikası liderleri tarafından tartışılan konulardan biri. Caltech gösterisi, nükleer füzyon ve düşük maliyetli temiz hidrojen gibi diğer uzun vadeli temiz enerji fikirleri tarafından uzun süre gölgede bırakılan bir temiz enerji teknolojisi olan uzaya dayalı güneş enerjisini gerçekleştirme arayışında önemli bir andı.
NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nde kıdemli teknoloji analisti Nikolai Joseph, eğer uzaya dayalı güneş enerjisi ticarileştirilebilirse, bu tür istasyonlar 2050 yılına kadar dünya elektriğinin yüzde 10’una kadarını karşılayabilir.
Uzaya dayalı güneş enerjisi fikri, bilim kurgu yazarı Isaac Asimov’un mikrodalgalar kullanarak Dünya’ya ve diğer gezegenlere enerji ışınlayan bir güneş istasyonu hakkındaki kısa öykülerinden biri olan “Akıl”ı yazdığı en az 1941’den beri ortalıkta dolaşıyor.
1970’li yıllarda petrol fiyatlarındaki beş kat artış alternatif enerjiye olan ilgiyi artırınca NASA ve Enerji Bakanlığı konuyla ilgili ilk önemli çalışmayı gerçekleştirdi. 1995 yılında fizikçi John C. Mankins liderliğindeki NASA, durumu yeniden inceledi ve uzaya dayalı güneş enerjisinin gerçekleştirilebilmesinden önce maliyetleri azaltmak için uzay fırlatma teknolojisine yatırım yapılması gerektiği sonucuna vardı.
Bir teknoloji danışmanlık grubu olan Artemis İnovasyon Yönetimi Çözümleri’nin şu anda başkanı olan Bay Mankins, “Teknik olarak mümkün olduğuna dair hiçbir şüphe yoktu” dedi. “Maliyetler çok yüksekti.”
Ancak bugün matematik değişebilir.
Elon Musk’un SpaceX’inin ortaya çıkışı, roket fırlatma maliyetlerinde keskin bir düşüşe yol açtı. 1970’den 2000’e kadar alçak Dünya yörüngesine bir roket fırlatmanın ortalama maliyeti, bir kilogram veya 2,2 pound ağırlık için yaklaşık 18.500 dolardı; Bugün maliyet kilogram başına sadece 1.500 dolara düştü. Bu azalma, Dünya atmosferi dışında enerji santralleri inşa etme tahminlerinin önemli ölçüde azalmasına yardımcı oldu.
1980 yılında NASA’nın yaptığı bir araştırma, uzaya dayalı güneş enerjisinin ilk gigawatt’ının (100 milyon LED ampulü çalıştırmaya yetecek enerji) 20 milyar dolardan (bugün 100 milyar dolar) fazlaya mal olacağını buldu. 1997’ye gelindiğinde NASA bu sayının yaklaşık 7 milyar dolara (bugün 15 milyar dolar) düştüğünü tahmin ediyordu; Avrupa Uzay Ajansı için 2022 yılında yapılan bir araştırmaya göre bu miktarın şu anda yaklaşık 5 milyar dolar olduğu tahmin ediliyor.
İklim ve temiz enerji yatırımcısı Ramez Naam, “Eskiden uzaya dayalı güneş enerjisinin eleştirmeniydim” dedi. Bay Naam şu anda aktif olarak yatırım yapacak uzay merkezli güneş enerjisi şirketleri arıyor. “Uzay fırlatmalarının maliyetindeki dramatik değişiklik her şeyi değiştirdi” dedi.
Uzay tabanlı güneş enerjisi, mikrodalgalar veya lazer radyasyonu kullanarak elektrik enerjisinin uzayda kablosuz iletimini gerektirir. Lazer ışınlarının aksine, mikrodalgalar bulutlara ve yağmura nüfuz edebilir, bu da onları güneş enerjisi kapasitesini en üst düzeye çıkarmak için en iyi aday haline getirir.
Ancak teknik engeller var. Her ne kadar Bay Hajimiri’nin Caltech’teki ekibi uzayda mikrodalgaların kablosuz enerji aktarımının mümkün olduğunu kanıtlasa da ve hatta Dünya’ya tespit edilebilir miktarda enerji yaydığını kanıtlamış olsa da, Dünya’ya onu kullanılabilir bir biçime dönüştürmek için yeterli enerji yaymadılar.
ABD Deniz Araştırma Laboratuvarı’nda güç aktarım teknolojisinde uzman mühendis olan Paul Jaffe, “Hiç kimse birkaç kilometreden fazla güç aktarımını kanıtlayamadı” dedi. Bay Hajimiri bunun yapılabileceğine inanıyor. Caltech mühendisi, çok sayıda hafif, yelken benzeri uzay aracının milyarlarca küçük verici anteni kullanarak Dünya’ya binlerce kilometre yol alabilecek ve megavatlarca enerji taşıyabilecek odaklanmış bir ışın oluşturmasına olanak sağlayacak teknolojiler üzerinde çalıştığını söylüyor.
Uzaya dayalı güneş enerjisi yapılarının ölçeği de göz korkutucu. Bugün uzaydaki en göze çarpan bina, bir yandan diğer yana 357 feet uzunluğundaki Uluslararası Uzay İstasyonu’dur. Uzay tabanlı güneş enerjisi sistemleri birkaç bin metre genişliğinde olacak ve yapıları yörüngede otonom olarak bir araya getirmek için bir robot ordusuna ihtiyaç duyulacak.
Araştırmacıların, teknik zorlukların üstesinden gelmenin yanı sıra, Dünya’ya kablosuz enerji iletiminin güvenliğini de sağlaması gerekiyor. Mikrodalga ve lazer ışınlarının belirli güç yoğunluklarında insan sağlığı açısından bilinen bir risk oluşturduğunu belirten araştırmacılar, uzay kaynaklı güneş enerjisinin güç yoğunluğunun uluslararası yönetim organları tarafından belirlenen sınırlar dahilinde olması gerektiğini söylüyor. Henüz uzaydan yayılan radyasyonun insan sağlığı, çevre veya atmosfer üzerindeki etkilerine odaklanan hiçbir çalışma yok; bu, teknolojinin kamuoyu tarafından kabulü için çok önemli bir adım.
O zaman kaçınılmaz olarak düzenleyici zorluklar ortaya çıkacaktır. Telekomünikasyon, GPS ve hava durumu uyduları da dahil olmak üzere radyo dalgalarının yörüngeden iletilmesi, çeşitli kullanıcıların müdahalesini önlemek için bir lisans gerektirir. Güneş enerjisi uydularının, çalışma frekanslarını korumak ve lisanslamak için muhtemelen bir Birleşmiş Milletler kuruluşu olan Uluslararası Telekomünikasyon Birliği’nden onay alması gerekecek.
Bu zorlukların karmaşıklığı nedeniyle, uzaya dayalı güneş enerjisi projelerinin çoğunun, eğer bu noktaya ulaşırlarsa, 2030’larda veya 2040’larda piyasaya çıkması bekleniyor. Ancak bu, araştırmacıların uzaydan kesintisiz, tükenmez bir enerji kaynağı elde etme hayallerini gerçekleştirmelerine engel olmuyor.
Avrupa Uzay Ajansı’nda mühendis olan Sanjay Vijendran, hayatının çoğunu Mars keşif projelerinde geçirdi, ancak iklim değişikliği odağını tekrar Dünya’ya kaydırdı. Bay Vijendran, 2020’de kendisine ve meslektaşlarına “Uzay iklim krizine doğrudan yardımcı olmak için daha fazlasını yapabilir mi?” diye sorduğunu hatırladı. Sonuç, 2025 yılına kadar uzay tabanlı güneş enerjisinin teknik ve ekonomik fizibilitesi hakkında bir rapor yayınlayacak olan Solaris programıydı.
Michigan merkezli Virtus Solis ve Birleşik Krallık’taki Space Solar, uzay tabanlı güneş enerjisi üzerinde çalışan birkaç girişim arasında yer alıyor. NASA, ABD Hava Kuvvetleri, Japonya Havacılık ve Uzay Araştırma Ajansı, Avrupa Uzay Ajansı ve Çin Uzay Teknolojileri Akademisi dahil olmak üzere devlet kurumları, on yıl içinde uzaya dayalı güneş enerjisi hakkındaki raporları paylaşmayı planlıyor. 2019’dan beri ABD Deniz Araştırma Laboratuvarı, güç ışınlamasına ilişkin çeşitli gösteriler başlattı.
Bay Jaffe, uzaya dayalı güneş enerjisinin işe yarayacağına ve hatta gerekli olacağına dair hiçbir kesinlik olmadığına inanıyor. “Planladığımız enerji için yeterince iyi bir alternatif portföyü oluşturabilir ve uzaya dayalı güneş enerjisini geçersiz kılabiliriz” dedi.
Bay Vijendran ayrıca uzaya dayalı güneş enerjisinin yeterli finansman olmadan işe yaramayacağını da kabul etmeye hazır. Ancak, özellikle diğer çözümlerle karşılaştırıldığında teknolojiye çok az para yatırıldığı göz önüne alındığında, bu seçeneğin araştırılmasının zorunlu olduğunu düşünüyor.
Vijendran, “Nükleer füzyon araştırmalarına her yıl milyarlarca dolar harcıyoruz” dedi. “Uzay merkezli güneş enerjisine yılda bir milyar yatırım yaparsanız biz bunu 10 yılda hazır hale getiririz.”