Moč iz kozmos: Kako NASA in Ascent Solarova tanke-filmska polja oblikujejo prihodnost prenosov energije iz vesolja

• Energija iz vesolja: Tržni okvir in naraščajoča povpraševanja
• Napredek v tankih-film solarnih poljih in tehnologijah prenosa moči
• Ključni akterji in strateška sodelovanja pri prenosu energije iz vesolja
• Predvidena širitev in naložbene priložnosti v prenosu moči iz vesolja
• Geografski vroči kraji in politični dejavniki za pobude na področju energije iz vesolja
• Inovacije naslednje generacije in pot naprej za prenos moči iz vesolja
• Ovir, tveganja in strateške priložnosti v prenosu energije iz vesolja
• Viri in reference

“Krog novic iz vesolja: Julij 2025 Podroben analizni pregled neprekosljive širitev SpaceX-ovega Starlink in mejnikov Falcon 9 SpaceX še vedno dominira komercialni trg izstrelitev, s svojo konstelacijo Starlink, ki narašča s še nikoli videnim tempom.” (vir)

Energija iz vesolja: Tržni okvir in naraščajoča povpraševanja

Koncepcija energije iz vesolja (SBSP) že dolgo obeta revolucionarni skok v proizvodnji čiste energije z zajemanjem sončne energije v orbiti in njenim prenosom na Zemljo. Nedavni razvoj, zlasti sodelovanje med NASA in Ascent Solar Technologies, to vizijo približuje realnosti. Njihovo delo se osredotoča na napredna tanke-filmska fotovoltaična polja, zasnovana za učinkovito proizvodnjo moči in brezžični prenos iz vesolja na terestrične sprejemnike.

Leta 2023 je NASA izbrala Ascent Solar za razvoj lahkih, fleksibilnih tankih-film solarnih polj za svoje pobude prenosa moči iz vesolja. Ta polja, izdelana iz materialov CIGS (copper indium gallium selenide), ponujajo visoko učinkovitost in trajnost, hkrati pa drastično zmanjšujejo težo in stroške izstrelitev v primerjavi s tradicionalnimi silicijevimi paneli (NASA). Tehnologija tankih filmov je ključna za SBSP, saj vsak kilogram prihrankov pri težo izstrelitve pomeni znatne prihranke in večjo sposobnost širjenja.

Tržni okvir za SBSP se hitro razvija. Po poročilu iz leta 2024 MarketsandMarkets se ocenjuje, da bo globalni trg SBSP dosegel 4,5 milijarde dolarjev do leta 2030, kar pomeni letno rast (CAGR) 8,2 % od leta 2024. Ta rast je gonilna sila naraščajoče energetske potrebe, ciljev dekarbonizacije in potrebe po odpornih, avtonomnih energetskih rešitvah. Azijsko-pacifiška regija, ki jo vodita Japonska in Kitajska, močno investira v raziskave SBSP in pilotne projekte, medtem ko ZDA izkoriščajo javno-zasebna partnerstva za pospeševanje pripravljenosti tehnologij.

• Tehnični mejniki: Leta 2023 je Caltech Space Solar Power Project (SSPP) uspešno demonstriral brezžični prenos moči v vesolju, kar je potrdilo izvedljivost prenosa energije na Zemljo (Caltech).
• Naraščajoča povpraševanja: Obrambne agencije, oddaljene skupnosti in ekipe za odzivanje na nesreče so identificirane kot zgodnje sprejemnice, ki iščejo zanesljive in hitro dostopne vire energije, neodvisne od terestrične infrastrukture.
• Izivi: Regulativni okviri, učinkovitost prenosa in infrastruktura na tleh ostajajo ovire, vendar obstoječe R&D in mednarodno sodelovanje naslavljajo te izzive.

Projekt tankih-film polj NASA in Ascent Solar predstavlja pospešeno gibanje v SBSP. Ko padle tehnične ovire in narašča povpraševanje na trgu, bo prenos moči iz vesolja na Zemljo pozicioniran kot transformativna sila v globalnem energetskem prostoru.

Napredek v tankih-film solarnih poljih in tehnologijah prenosa moči

Nedavni napredek v tankih-film solarnih poljih in tehnologijah prenosa moči hitro spreminja obete za energijo iz vesolja (SBSP). Opazna mejnik je bila dosežena leta 2024, ko je NASA v sodelovanju z Ascent Solar Technologies uspešno testirala lahko, fleksibilno tanko-film solarno polje, zasnovano za prenos moči iz vesolja na Zemljo (NASA). To partnerstvo si prizadeva rešiti kritični izziv učinkovitega zajemanja sončne energije v vesolju in njenega brezžičnega prenosa na terestrične sprejemnike, kar je koncept, ki ga dolgo obravnavajo kot potencialno prelomno točko za globalno energetsko oskrbo.

Tanka-filmska polja Ascent Solar uporabljajo tehnologijo CIGS (copper indium gallium selenide), ki ponuja visoko učinkovitost (do 17,8 % v laboratorijskih nastavitvah) in izjemno fleksibilnost v primerjavi s tradicionalnimi silicijevimi paneli (Ascent Solar). Ta polja so ultra lahka—manj kot 1 kilogram na kvadratni meter—kar je idealno za uporabo v vesolju, kjer je višina izstrelitve kritična omejitev. Leta 2023 je Ascent Solar dostavil 200-watno prototipno polje NASA-ju za integracijo v agencijske eksperimente prenosa moči iz vesolja (NASA Novice).

Osrednji del procesa prenosa moči vključuje pretvorbo zbrane sončne energije v mikrovalove ali laserske žarke, ki se nato prenašajo na zemeljske rectenne (ante, ki pretvarjajo energijo nazaj v električno energijo). V nedavnih testih je NASA uspešno demonstrirala varen in učinkovit prenos 1,6 kilovatov moči na razdalji 1 kilometer z uporabo mikrovalovnega prenosa, z učinkovitostmi pretvorbe, ki presegajo 40 % na obeh koncih (NASA Power Beaming Demo).

• Možnost širjenja: Tanka-filmska polja se lahko proizvajajo v velikih listih, kar omogoča gradnjo večmegavatnih solarnih farm v vesolju.
• Trajnost: CIGS tanki filmi so odporni na sevanje in ekstremne temperature, kar je ključno za dolgotrajno delovanje v vesolju.
• Znižanje stroškov: Lahka narava tankih-film polj znatno znižuje stroške izstrelitve in namestitve.

S temi napredki NASA in Ascent Solar postavljata temelje za prve praktične demonstracije nenehne, obnovljive energije, ki se prenaša iz vesolja na Zemljo. Če se skalira, bi ta tehnologija lahko zagotovila zanesljiv vir energije 24/7, neodvisen od vremena ali dnevne svetlobe, in igrala ključno vlogo v globalnem prehodu k čisti energiji (IEA Renewables 2023).

Ključni akterji in strateška sodelovanja pri prenosu energije iz vesolja

Iskanje energije iz vesolja (SBSP) se je v zadnjih letih pospešilo, pri čemer so NASA in inovatorji iz zasebnega sektorja, kot je Ascent Solar Technologies, na čelu. Njihovo sodelovanje predstavlja pomemben razvoj v prizadevanju za prenos energije iz orbite na Zemljo, z izkoriščanjem napredne tehnologije tankih-film fotovoltaičnih (PV) za bolj izvedljiv in učinkovit prenos moči iz vesolja.

Vloga in vizija NASA

• NASA že dolgo spodbuja SBSP kot potencialno rešitev za globalne energetske izzive, financira raziskave in demonstracijske projekte preko svoje Direktorate za vesoljske tehnologije (NASA).
• Leta 2023 je NASA podelila Ascent Solar pogodbo v okviru svojega programa Male inovativne poslovne raziskave (SBIR) za razvoj lahkih, fleksibilnih solarnih polj, optimiziranih za uporabo v vesolju (NASA Novica).

Prelomna tehnologija Ascent Solar

• Ascent Solar se specializira za CIGS (copper indium gallium selenide) tanke-filmske PV tehnologije, ki ponujajo visoke razmere moči in teže ter fleksibilnost—kar je ključno za vesoljske aplikacije (Ascent Solar).
• Njihovi najnovejši moduli dosegajo učinkovitosti nad 15 % in jih je mogoče zviti ali zložiti za kompaktno izstrelitev, nato pa jih lahko razširimo v orbiti, da maximiziramo zajemanje energije (PV Tech).

Strategično sodelovanje: Postavljanje temeljev za prenos moči

• Sodelovanje NASA × Ascent Solar si prizadeva integrirati ta tanko-film polja v prototipne SBSP sisteme, ki bi zbirali sončno energijo v vesolju in jo pretvarjali v mikrovalove ali laserje za prenos na zemeljske sprejemnike.
• Nedavne laboratorijske demonstracije so pokazale uspešen brezžični prenos moči preko kratkih razdalj, s načrti za povečanje obsega testiranja v orbiti do leta 2027 (Space.com).
• To sodelovanje je del širjega trenda, saj tudi druge agencije, kot je Ministrstvo za obrambo ZDA, in mednarodni partnerji vlagajo v raziskave SBSP (Ministrstvo za obrambo ZDA).

Ko se tehnologija razvija, je zavezništvo NASA × Ascent Solar pripravljeno igrati opredeljujočo vlogo pri komercializaciji prenosa energije iz vesolja na Zemljo, kar bi lahko spremenilo globalni energetski prostor in napredovalo vizijo čiste, neprekinjene energije iz vesolja.

Predvidena širitev in naložbene priložnosti v prenosu moči iz vesolja

Sodelovanje med NASA in Ascent Solar Technologies predstavlja prelomni trenutek v evoluciji energije iz vesolja (SBSP), zlasti v kontekstu prenosa energije iz orbite na Zemljo. Ultra lahka, fleksibilna tanke-filmska fotovoltaična polja Ascent Solar se razvijajo za NASA-ine pobude prenosa moči iz vesolja, s ciljem dokazati izvedljivost zajemanja sončne energije v vesolju in njene brezžične prenose na terestrične sprejemnike. Ta tehnologija bi lahko revolucionirala globalne energetske trge z zagotavljanjem nenehne, od vremenskih vplivov neodvisne moči, kar bi odpravilo skrbi o energetski varnosti in trajnosti.

Nedavni napredki so pospešili časovni okvir za praktične demonstracije. Leta 2023 je NASA izbrala Ascent Solar za razvoj naslednje generacije tankih-film solarnih polj za svoje eksperimente prenosa moči iz vesolja, z uporabo podjetja’s tehnologije CIGS (copper-indium-gallium-selenide) (NASA). Ta polja so zasnovana tako, da so zelo učinkovita, lahka in sposobna prenesti ostrih pogojev v vesolju, kar jih dela idealne za namestitev na satelite in orbitalnih platformah.

Globalni trg SBSP se pričakuje, da bo hitro rast, z ocenami, ki nakazuje, da bi lahko dosegel 15,3 milijarde dolarjev do leta 2032, z letno rastjo (CAGR) 8,2 % od leta 2023 (Precedence Research). Uspešna demonstracija prenosa moči iz vesolja na Zemljo bi sprostila znatne naložbene priložnosti v več sektorjih:

• Proizvodnja satelitov: Povpraševanje po naprednih solarnih poljih in modulih za prenos moči se pričakuje, da bo naraslo, kar bo koristilo podjetjem, ki se specializirajo za lahke, visoko učinkovite fotovoltaične tehnologije.
• Infrastruktura na tleh: Razvoj rectenn (ante, ki pretvarjajo energijo) in sistemov za shranjevanje energije za sprejem in distribucijo prenesene moči bo zahteval znatne kapitalne naložbe.
• Energetski utiliti: Utiliti lahko vlagajo v SBSP kot način diverzifikacije energetskih portfeljev in izboljšanja odpornosti omrežja, zlasti v oddaljenih ali katastrofalno ogroženih regijah.
• Tveganje kapitala in zasebne naložbe: Sredstva v zgodnjih fazah tečejo v SBSP zagonska podjetja, s pomembnimi naložbami v letih 2023 in 2024, ki ciljajo na podjetja, ki razvijajo brezžične tehnologije prenosa moči in orbitalne sestavljalne tehnologije (SpaceNews).

Ko NASA in Ascent Solar napredujeta s svojim projektom tankih-film polj, je prizorišče postavljeno za novo dobo v čisti energiji. Konvergenca javnih in zasebnih naložb, skupaj z hitrim tehnološkim napredkom, postavlja prenos moči iz vesolja na Zemljo kot transformativno priložnost za globalni energetski prostor.

Geografski vroči kraji in politični dejavniki za pobude na področju energije iz vesolja

Iskanje energije iz vesolja (SBSP) je pridobilo pomembno zagon, pri čemer se geografski in politični dejavniki združujejo, da pospešijo inovacije. Opazen mejnik je sodelovanje med NASA in Ascent Solar Technologies, ki si prizadeva dokazati izvedljivost prenosa sončne energije iz vesolja na Zemljo z uporabo naprednih tankih-film fotovoltaičnih polj. Ta pobuda je del širšega trenda, saj države in agencije prepoznavajo potencial SBSP za dostavo čiste, nenehne energije in reševanje problemov energetske varnosti na Zemlji.

• Združene države: ZDA so postale vodilne pri raziskavah SBSP, pri čemer NASA-ina program Artemis in Ministrstvo za obrambo raziskujeta prenos moči iz orbite za civilne in vojaške aplikacije. Projekt NASA × Ascent Solar izkorišča lahka, fleksibilna tanko-film solarna polja, ki so ključna za znižanje stroškov izstrelitve in povečanje učinkovitosti zajemanja energije v orbiti (NASA).
• Japonska: Japonsko ministrstvo za gospodarstvo, trgovino in industrijo je postavilo ambiciozne cilje za SBSP, z načrtom demonstracije prenosa moči iz vesolja na Zemljo do sredine 2020-ih. Program Space Solar Power Systems (SSPS) je globalni vodja, s partnerstvi vlade in industrije, ki pospešujejo hitro napredovanje.
• Evropa: Evropska vesoljska agencija (ESA) je lansirala pobudo Solaris leta 2022, da oceni izvedljivost SBSP za energetsko prehod Evrope. Program Solaris ocenjuje regulativne okvire, tehnične izzive in priložnosti za mednarodno sodelovanje.
• Kitajska: Kitajska je napovedala načrte za izgradnjo postaje za sončno energijo iz vesolja do leta 2028, z namenom prenosa energije na zemeljske postaje prek mikrovalov ali laserjev. To se sklada z širšo strategijo Kitajske, da prevzame vodstvo na področju obnovljivih virov energije in vesoljske tehnologije.

Politični dejavniki vključujejo mandate za dekarbonizacijo, energetsko varnost in potrebo po odporni infrastrukturi. Demonstracija NASA × Ascent Solar je ključni korak, ki prikazuje, kako javno-zasebna partnerstva in mednarodna konkurenca oblikujejo prihodnost prenosa energije iz vesolja na Zemljo. Ko ti projekti napredujejo, bodo regulativni okviri in čezmejno sodelovanje ključni za reševanje dodelitve spektra, varnosti in okoljskih vplivov (IEA).

Inovacije naslednje generacije in pot naprej za prenos moči iz vesolja

Iskanje energije iz vesolja (SBSP) se je v zadnjih letih pospešilo, pri čemer so NASA in zasebni partnerji, kot je Ascent Solar Technologies, na čelu inovacij naslednje generacije. Osnovna ideja vključuje zajemanje sončne energije v orbiti—kjer je sončna svetloba neprekinjena in nefiltrirana z atmosfero—ter njen brezžični prenos na Zemljo, kar bi lahko revolucioniralo globalno oskrbo z energijo.

Leta 2023 je NASA izbrala Ascent Solar za razvoj naprednih tankih-film fotovoltaičnih (PV) polj za njene pobude prenosa moči iz vesolja na Zemljo. Ascentova lahka, fleksibilna CIGS (copper indium gallium selenide) solarna modula so zasnovana za maksimiranje razmerij moči in teže, kar je ključen dejavnik za stroškovno učinkovite izstrelitve in obsežne namestitve v orbiti (NASA). Ta polja je mogoče zložiti za kompaktno shranjevanje in jih nato razširiti v vesolju, kar omogoča gradnjo solarnih farm v velikosti kilometer v orbiti.

Naslednji korak je brezžični prenos moči. NASA-ina pot je vključila uporabo mikrovalov ali laserskih žarkov za pošiljanje zbrane energije na zemeljske sprejemnike, znane kot rectenne. Nedavne laboratorijske demonstracije so dosegle učinkovitosti prenosa 40-50 % na kratkih razdaljah, in leta 2023 je eksperiment PRAM-FX ameriškega mornariškega raziskovalnega laboratorija na X-37B vesoljskem letalu uspešno spremenil sončno energijo v mikrovalove v orbiti, kar predstavlja pomemben mejnik.

• Možnost širjenja: Tanka-film tehnologija Ascent Solar omogoča modularna, razširljiva polja, ki bi lahko v prihodnosti proizvajala gigavate moči (Ascent Solar).
• Znižanje stroškov: Lahka narava tankih-film PV znižuje stroške izstrelitve, kar je velika ovira za izvedljivost SBSP.
• Nenehna moč: Solarni sistemi v vesolju lahko zagotavljajo neprekinjeno energijo, za razliko od terestričnih solarnih farm, ki jih vplivajo vreme in noč.

Ob pogledu naprej NASA in njeni partnerji načrtujejo demonstracije prenosa moči od konca do konca v orbiti v naslednjih petih letih. Ministrstvo za obrambo ZDA in mednarodne agencije prav tako vlagajo v SBSP, prepoznavajo njen potencial za energetsko varnost in odpornost na katastrofe (Ministrstvo za energijo ZDA). Čeprav ostajajo tehnični in regulativni izzivi, sodelovanje med NASA in Ascent Solar postavlja temelje za novo dobo čiste, iz vesolja pridobljene energije za Zemljo.

Ovir, tveganja in strateške priložnosti v prenosu energije iz vesolja

Koncepcija prenosa sončne energije iz vesolja na Zemljo—znana kot energija iz vesolja (SBSP)—je dolgo časa predstavljala privlačno rešitev za globalne energetske potrebe. Nedavni razvoj, zlasti sodelovanje med NASA in Ascent Solar Technologies, to vizijo bliže uresničitvi. Njihovo delo na tankoh-film fotovoltaičnih poljih je pomemben korak proti praktičnemu prenosu moči iz vesolja na Zemljo, vendar je pot naprej označena s tehničnimi, regulativnimi in ekonomskimi izzivi, pa tudi strateškimi priložnostmi.

• Tehnične ovire in tveganja:
  • Učinkovitost in trajnost: Tanka-film polja Ascent Solar, ki uporabljajo lahke, fleksibilne materiale, so zasnovana za maksimiranje razmerij moči in teže—kar je ključno za uporabo v vesolju (NASA). Vendar pa ti materiali morajo zdržati težke pogoje v vesolju, vključno z sevanjem, ekstremnimi temperaturami in udarci mikrometeoroidov, kar lahko sčasoma poslabša njihovo delovanje.
  • Brezžični prenos moči: Pretvorba sončne energije v mikrovalove ali laserje za prenos na Zemljo, in nato nazaj v elektriko, vključuje znatne izgube energije. Trenutne učinkovitosti mikrovalovnega prenosa so okoli 40-50 %, sistem laserjev pa se sooča z atmosfersko attenuacijo in varnostnimi pomisleki (Nature Energy).
  • Infrastruktura na tleh: Sprejemne postaje, ali rectenne, zahtevajo velike površine zemljišč in morajo biti primerne za zmanjšanje okoljskih in javnozdravstvenih tveganj.
• Regulativna in varnostna tveganja:
  • Dodelitev spektra: Prenos energije preko mikrovalov ali laserjev zahteva mednarodno usklajevanje, da se prepreči motnje v komunikaciji in zagotovi varnost (ITU).
  • Geopolitični pomisleki: Dvostranska narava tehnologije visokega prenosa moči sproža pomisleke o varnosti in oboroževanju, kar zahteva robustno nadzorno strukturo.
• Strateške priložnosti:
  • 24/7 Obnovljiva moč: Solarni sistemi v vesolju lahko nenehno zbirajo sončno energijo, neodvisno od vremena ali noči, kar ponuja stabilen, takoj dostopen obnovljiv vir energije.
  • Reakcija na katastrofe in dolgotrajna oskrba z energijo: Hitro uvajanje prenesene moči bi lahko podprlo območja, ki jih prizadenejo nesreče, ali oddaljena mesta, kjer primanjkuje omrežne infrastrukture.
  • Komercialno in mednarodno sodelovanje: Napredek NASA in Ascent Solar bi lahko pospešil javno-zasebna partnerstva in mednarodne konzorcije, kar bi pospešilo komercializacijo in znižanje stroškov (Energy Manager Today).

Čeprav je projekt tankih-film polj NASA × Ascent Solar pomemben mejnik, bo premagovanje tehničnih, regulativnih in ekonomskih ovir zahtevalo trajno naložbo in globalno sodelovanje. Potencialne nagrade—čista, stalna in razširljiva oskrba z energijo—narediti to strateško območje v prihajajočih desetletjih.

Viri in reference

• Prenos Wattov navzdol: NASA × Ascent Solarova tanke-film polja postavljajo temelje za prenos moči iz vesolja na Zemljo
• NASA
• MarketsandMarkets
• Caltech
• IEA
• PV Tech
• Space.com
• Precedence Research
• SpaceNews
• Solaris
• postaja za sončno energijo iz vesolja do leta 2028
• Nature Energy
• ITU