カリフォルニア工科大学(組織)

地球に太陽エネルギーを送信する10年の研究プロジェクト、その近況

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それはまるで、天才詐欺師のアイデアのようだ。彼の悪賢い目標は、世界中に、安くてクリーンなエネルギーを提供することだ。そのために彼は、3キロメートル四方のソーラーアレイを宇宙に打ち上げて、太陽のエネルギーを電力として地表に送る。そのお値段も1億ドル(約110億円)と、大衆SF並だ。でもこれは、Caltech(カリフォルニア工科大学)の実際のプロジェクトで、10年近く1人の寄付者が資金を提供している。

その、宇宙に設置する太陽エネルギープロジェクト(Space-based Solar Power Project、SSPP)は、少なくとも2013年から存在する。その年に、Donald Bren(ドナルド・ブレン)・Brigitte Bren(ブリジット・ブレン)夫妻からの最初の寄付がCaltechに届いた。ドナルド・ブレン氏は不動産開発企業Irvine Companyの会長で、Caltechの理事の1人だが、Popular Science誌で宇宙に置くソーラーを知った彼は、研究プロジェクトと資金提供を申し出た。これまで彼は1億ドル以上をこのプロジェクトに注ぎ込んでいる。資金源は長年、匿名とされてきたが、今週、Caltechがそれを公表した

このアイデアは、再生可能エネルギーが抱える現状の制約から、当然のように生まれたものだ。太陽エネルギーは地表に遍在するが、天候や季節や時刻に影響を受ける。どんなに理想的な環境に置いても、すべての時間にフル能力で動き続けるソーラーパネルは存在しない。つまり、電力としてのエネルギーをスマートグリッドにどうやって保存し送電するかという問題になってくる。地球上に置いたソーラーパネルは、どれもその制約がある。

しかしソーラーパネルを軌道上に置けば、ほとんど全時間、太陽の100%の光に当てることができるかもしれない。さらにそのエネルギーは、惑星を保護している大気層や磁気圏で減衰することなく得ることができるだろう。

SSPPが作った最新のプロトタイプ。太陽光を集めてそのエネルギーをマイクロ波の周波数で送る(画像クレジット:Caltech)

Caltechのプレスリリースで、SSPPの研究者であるHarry Atwater(ハリー・アトウォーター)氏は「この野心的なプロジェクトは、この断続性とエネルギー貯蔵の必要性を克服する地球のための大規模な太陽エネルギーの収穫に向けた変革的なアプローチです」と述べている。

もちろん、こんなことをする価値があるほどの、十分な量のエネルギーを集める必要があるし、エネルギーが上に述べた保護層で減衰せずに地表に届く方法も必要だ。もちろん、途中でやけどや火災が発生する方法では困る。

これまでの10年間でこれらの基本的な問題は体系的に検討されたと思われるが、チームは、ブレン氏の支援がなければこのプロジェクトはなかったと明言している。補助金や助成金を探し回ったり、卒業生からの引き継ぎをやったりしていれば、とてもプロジェクトの継続はできなかっただろう。しかし、こちらは資金が安定しているため長期の研究者を雇うことができたしし、いろいろな初期的問題でプロジェクトが頓挫することもなかった。

同グループがこれまでに発表した研究論文やプロトタイプは、ここに見るように数十件にものぼる。その中には、従来品に比べて桁違いに軽い太陽熱収集機 / 送信機(コレクター / トランスミッター)もあり、最初のテスト衛星を宇宙に打ち上げる日も遠くないという。

プロジェクトの共同ディレクターAli Hajimiri(アリ・ハジミリ)氏は、TechCrunchの取材に対して次のように述べている。「打ち上げは2023年の第1四半期を予定しています。打ち上げには、このプロジェクトには、遠距離でのワイヤレス電力伝送、軽量で可撓性のある太陽光発電、フレキシブルに展開可能な宇宙構造物などの主要技術を宇宙で検証するための複数のデモ機が含まれています」。

上図のようなタイルを結合して起電子体の列を作り発電用の宇宙船にし、さらに宇宙船をアレイ状にしていく(画像クレジット:Caltech)

それは6フィート四方ぐらいの小さなテストになると思われるが、そのビジョンは大きい、現在宇宙に存在するどのようなものよりも大きいだろう。

「最終的なシステムは複数の展開可能なモジュールの近接編隊になり、お互いに同期して稼動します。1つのモジュールは一辺が数十メートルで、今後モジュールをもっと加えていくことによってシステムは大きくなります」とハジミリ氏はいう。

画像クレジット:Caltech

このコンセプトでは、最終的にでき上がる構造体は一辺が5〜6平方キロメートルになる。しかし地球からうんと遠いため、巨大な六角形が惑星を隠すことはない。エネルギーは電力として、方向制御可能な一定方向のマイクロ波で地上の受信機にワイヤレスで送られる。このような構造体が複数、軌道にあれば、地上のどんな場所でもエネルギーをフルタイムで送ることができる。

以上はあくまでもビジョンであり、実用化までには多くの年月を要するだろう。しかし、これをたった1つの野心的なプロジェクトとか、大げさな目標と呼ぶのは間違いだ。ソーラーを宇宙に設置するというこの考え方から、太陽電池の進歩や、宇宙に置く可撓性構造体、送電のワイヤレス化などの技術が生まれ、それぞれを他の分野でも利用できる。ビジョンがSF的であっても、科学の進歩は堅実だ。

そしてブレン氏自身は、重要だけれど他の人たちが取り組まないタスクに、自分が初球を投げただけで、満足しているようだ。

「これまでの私は、宇宙における太陽エネルギー開発とその応用を、長年研究している学生でした。Caltechで世界クラスの科学者たちを支援する私の関心は、太陽の自然エネルギーを誰もが利用できるための装備があり得るという、私の信念に裏打ちされています」とブレン氏はCaltechに述べている。

打ち上げ間近になったら、SSPPをもう一度取材しよう。

カテゴリー:宇宙
タグ:カリフォルニア工科大学太陽発電再生可能エネルギー電力

画像クレジット:Caltech

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(文:Devin Coldewey、翻訳:Hiroshi Iwatani)