ソーラーパネルは宇宙に向かうのでしょうか?

太陽光発電は、世界のエネルギーを炭素排出から気候に優しいものへと変える上で重要な役割を果たしているが、その太陽光パネルを地球上に設置しなければならないと誰が言ったのだろうか？ 欧州宇宙機関（ESA）は今年初めから宇宙太陽光発電に注目してきた。8月現在、同機関は宇宙で太陽光発電による発電を開始するプログラムの開発を検討している。

宇宙エネルギーは少々突飛に聞こえるかもしれないが、増え続けるクリーンエネルギー需要を宇宙で満たそうとしている主要組織はNASAだけではない。NASAも宇宙電力の生成に関心を持っている。このユニークな技術はSFのように聞こえるかもしれないが、そう遠くない将来に重要なエネルギー源となる可能性がある。

宇宙太陽光発電の仕組み

宇宙へ飛び立つ前に、太陽光発電パネルの仕組みを簡単におさらいしましょう。米国エネルギー省によると、太陽が輝くと、ソーラーパネル内の太陽電池が光線からエネルギーを吸収します。そして、そのエネルギーによって電荷が作られ、太陽電池内の電界内を移動します。

宇宙太陽光発電では、気象衛星があるのと同じ静止軌道に太陽光発電装置を設置し、そこで集めたエネルギーをマイクロ波電力ビームで地球に送り返します。宇宙太陽光発電装置から得られるマイクロ波電力は発電所で受け取られ、発電に使用されます。

カリフォルニア工科大学の電気工学教授で宇宙太陽光発電プロジェクトの共同責任者でもあるアリ・ハジミリ氏は、宇宙太陽光発電は太陽光発電の効率的な方法になる可能性があるとPopSciに語った。同氏は、地上にソーラーパネルを設置するよりもさらに効率的かもしれないと述べている。

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「宇宙には昼も夜もなく、季節も雲もありません。宇宙で太陽光発電に利用できる総エネルギーを見てみると、8～9倍も大きいのです」とハジミリ氏は言う。

宇宙から地球にマイクロ波エネルギーを照射するのは危険に聞こえるかもしれないが、ハジミリ氏は実際はかなり安全だと語る。「このシステムの設計と構築方法により、実際に得られるエネルギー密度は、太陽の下に立つことによって得られるエネルギー密度よりも低くなります」と同氏は語る。「これは非電離放射線と呼ばれるものなので、実際には太陽よりも害が少ないのです。太陽から来るエネルギーの多くは電離放射線です。そのため、太陽の下に長時間立つと皮膚がんになるのです。」

ハジミリ氏は、電気系統のトラブルやシステムの損傷など、何か問題が発生した場合、システムはすぐに停止する可能性があると語る。

彼のチームは宇宙で太陽光発電を行うために必要なハードウェアを開発している。彼は、これらのシステムはモジュール式に組み立てられると付け加えた。つまり、部品を一つずつ組み立てることができるということだ。まずは正方形の太陽光発電パネルを送り、その後に部品を追加していく。彼によると、1平方キロメートルの太陽光発電パネルがあれば、1ギガワットのエネルギーを生成できる。これは約75万世帯に電力を供給するのに十分な量だ。

宇宙太陽光発電に関わっているのは誰ですか?

この技術をまだ導入した国はないが、宇宙太陽光発電は米国や欧州以外の地域でも関心を集めている。中国は2028年に静止軌道よりも低い高度の低軌道で宇宙太陽光発電の試験を行う計画だ。その後、2030年には静止軌道への挑戦も計画されている。韓国と日本も関心を示している。

宇宙の幸運な点は、地球の軌道上にエネルギーを生成する十分なスペースがあり、エネルギーは必要な場所にすぐに送れることだとハジミリ氏は言う。「エネルギーの送り先をほぼ瞬時に変更することもできます」と同氏は言う。「電力を動的に送電できるのです。」

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現在、地球の大気は、ソーラーパネルが集めることができる太陽光の約 30 パーセントを反射します。これは、地球上の温度が上がりすぎないようにするために重要ですが、エネルギーの目的からすると、大きな潜在能力の損失となります。

宇宙太陽光発電は、理論的には、単に場所の問題で現在は無駄になっている大量のエネルギーを生成できる可能性がある。

多くの人が、夜になって太陽が沈んだ後、どうやってソーラーパネルを使って物事を動かし続けるのかを心配しています。提案されている解決策は、エネルギーが生成されているときに充電し、生成されていないときに放電できるため、多くの場合、大型のバッテリーです。しかし、このタイプのエネルギーシステムでは、貯蔵は問題になりません。

「今日では当たり前になっているテクノロジーはどれも、かつては恐ろしいもの、あるいは未知のものだったのです」とハジミリ氏は言う。「私たちは、未知への恐怖に左右されて、進むべき方向を決めてはいけません。」