Artist impression van een individuele elektrisch aangedreven O2-productiereactor op de maan. Foto BGU
NASA en verschillende andere nationale ruimteagentschappen hebben onlangs hun maankolonisatieprogramma's nieuw leven ingeblazen. Een van de belangrijkste factoren die moeten worden opgelost, is hoe een toekomstige kolonie van stroom kan worden voorzien. Is ononderbroken zonne-energie haalbaar zonder energieopslag?
Op aarde is het onhaalbaar om 100% van de elektriciteitsvraag 100% van de tijd uitsluitend uit hernieuwbare bronnen te halen, maar zonder energieopslag.
Deze aardgebonden denkwijze is onlangs op de proef gesteld door een paradigmaverschuiving die is ontwikkeld door Prof. Jeffrey Gordon van de Ben Gurion Universiteit (BGU) die hij eind augustus aan NASA mocht presenteren. Zijn idee werd eerder dit jaar gepubliceerd in het vooraanstaande tijdschrift Renewable Energy.
In zijn artikel documenteert Gordon een haalbare strategie waarbij ononderbroken elektriciteit zou worden geproduceerd door fotovoltaïsche (PV) arrays geïnstalleerd rond een 360° breedtegraadring dichtbij (maar niet op) een maanpool, met transmissielijnen geïnstalleerd naar de O2-fabrieken waarvoor er zou dan een aanzienlijke flexibiliteit op het gebied van locatie op afstand zijn.
Foto BGU.
Bovenstaande foto toont neerkijkend op de noordpool van de maan, beperkt tot 5° breedtegraad. De rode gestippelde ring op een breedte van 87° bevat de PV-arrays. De locaties van 4 O2-fabrieken op een iets hogere breedtegraad zijn in geel weergegeven (het getal vier is willekeurig, ter illustratie). Transmissielijnen van de ring van PV-arrays naar de O2-fabrieken zijn groen aangegeven, elk van een stroomverzamelpunt op de ring van PV-arrays naar het diametraal tegenovergestelde punt, zodat de fabrieken 100% van de tijd door zonne-energie kunnen worden aangedreven.
"Mijn oplossing heeft een specifieke massa die ver beneden alle alternatieven tot nu toe ligt, namelijk een record lage kg/kW, een belangrijk cijfer van verdienste voor betaalbare en haalbare maaninstallaties, met lancerings- en installatiekosten die momenteel meer dan $ 1.000.000/kg bedragen. Onze nieuwe strategie is meer dan een factor 100 beter dan zonne-energie met batterijopslag. Het is ook minstens een factor 6 superieur aan de oplossing die nu wordt overwogen door NASA van kernreactoren die conventionele turbines en generatoren aandrijven."
"Ik werd uitgenodigd om mijn bevindingen te presenteren op het NASA-hoofdkwartier voor zonne-energie in de ruimte in augustus in het Glenn Research Center in Cleveland, Ohio. NASA-wetenschappers waren bereid om het plan om maankolonies van stroom te voorzien met kernenergie in plaats van zonne-energie te heroverwegen", zegt Gordon.
Foto BGU
Bovenstaande foto is van een commerciële PV-array voor de ruimte, bestaande uit 3 modules van zeer efficiënte zonnecellen, elke module is 1,1 m breed, afmetingen die gebruikelijk zijn voor ruimtemissies. Ongeveer 30.000 van dergelijke modules zouden voldoende zijn om de uitgestrekte beoogde maankolonie van stroom te voorzien.
Het concept maakt gebruik van de unieke combinatie van (a) de afwezigheid van een maanatmosfeer, (b) de bijna-nulkanteling van de polaire as van de maan ten opzichte van het eclipticavlak, (c) maanomstandigheden die geschikt zijn voor goedkope transmissie met een lage massa lijnen, en (d) een maandiameter die veel kleiner is dan die van de aarde.
Prof. Gordon is lid van de afdeling Zonne-energie & Milieufysica, Jacob Blaustein Institutes for Desert Research van de Ben-Gurion University.
