I science fiction er romteknologi fremstilt som svært avansert og fremtidsrettet. I virkeligheten blir verdensrommet utforsket med teleskoper drevet av dieselaggregater.

Nå vil forskere se på hvordan de kan gjøre bakketeleskopene mer miljøvennlige.

I et øde ørkenlandskap høyt oppe i fjellene i det nordlige Chile ligger en rekke teleskoper. Dette stedet, midt i Atacama-ørkenen, er et av de beste stedene på jorden for å studere verdensrommet.

Det ligger så høyt at det er omtrent halvparten så mye partikler i luften som ved havoverflaten.

Det er med andre ord færre partikler som teleskopet må se forbi for å studere rommet. Ulempen er at oksygennivået er så lavt at det er svært vanskelig å jobbe her.

I tillegg er det langt fra folk, og det betyr at det heller ikke finnes strømnett her.

– Forholdene der oppe er ekstreme, sier forsker Isabelle Viole ved Universitetet i Oslo. Det er veldig lite oksygen, det er stor temperaturforskjell i løpet av et døgn, og det er veldig tørt.

Vanligvis er energi det siste de tenker på

Viole forsker på energisystemer. Hennes oppgave er å finne ut hva som er den beste og mest miljøvennlige måten å skaffe strøm til et av de nyeste teleskopene som skal bygges i Atacama-ørkenen.

Hun forteller at dette prosjektet er ganske spesielt.

– Vanligvis vil astronomene ønske seg de mest avanserte teknologiske løsningene til selve teleskopet. Energitilgang er det siste de tenker på og da tar de noe enkelt som de vet at fungerer, forklarer Viole.

I prosjektet AtLAST pågår byggingen av et nytt teleskop. Der har de tatt med energi-ingeniører helt fra starten av for å se hvilke løsninger som er mulig å få til.

Viole mener en grunn til at teleskopene drives på gammeldagse energiløsninger, er at de finansieres for noen år av gangen. Dermed er det ikke penger til løsninger som først er lønnsomme på lang sikt. Solcellepanelene lønner seg ofte ikke før det har gått seks til ti år, men ingen prosjektfinansiering pleier å vare så lenge.

– Likevel finnes det noen romteleskoper som får opptil 40–50 prosent av energibehovet dekket av solcellepaneler, forklarer Viole.

Apparater til millioner tåler ikke strømbrudd

Dersom en større andel av energien skal være fornybar, må forskerne finne smarte måter å gjøre det på.

Ifølge Viole må forskerne finne gode måter å lagre energi på.

Solcellepaneler kan bare gi strøm når solen skinner. I tillegg må andre energikilder forsyne teleskopet med strøm hvis det er overskyet.

– Noen av instrumentene må kjøles ned til 0,25 Kelvin eller minus 272,9 Celsiusgrader, sier Viole. Derfor tåler de ikke usikkerhet i energitilførselen.

Kabel-tyveri er et mulig problem

Men hvorfor ikke bygge en kabel med strømforsyning fra nærmeste by?

Viole mener at å bygge en strømforsyning fra nærmeste by, San Pedro de Atacama, som ligger 43 kilometer unna, er mulig.

Men det er et politisk problem.

Først og fremst er det lite penger til denne typen prosjekter. I tillegg er det vanskelig fordi alle som har interesser i teleskopene, blir nødt til å samarbeide. Disse aktørene har til dels svært ulike interesser. Det minsker sannsynligheten for at de kan bli enige om et slikt prosjekt.

Det er også mulig å koble teleskopene til det nasjonale strømnettet. Da vil det ligge 100 til 150 kilometer med kobberkabel i et øde område. Da oppstår en annen utfordring:

– Kabelen er laget av kobber, og kobber er dyrt, forklarer Viole.

Derfor er det en reell fare for at en slik kabel kan bli stjålet.

Utslipp som tilsvarer et norsk tettsted

Så hvor mye utslipp kan det egentlig være snakk om?

Se for deg at en rekke med lastebiler kjører flere hundre kilometer opp i fjellene. De er fulle av diesel. Det går noen dager, og så kommer en ny levering.

Noen av instrumentene må kjøles ned til minus 272,9 Celsiusgrader. Det krever vanvittig med energi. Det er altså verken kostnadsfritt eller miljøvennlig å studere verdensrommet.

– Teleskopene i nærheten av der AtLAST skal bygges, krever totalt 33 Gigawatt time per år, sier Viole.

Det er like mye energi som et norsk tettsted med 1.435 innbyggere. I utslipp tilsvarer dette 18–25 tusen tonn med CO₂ eller 24 tonn CO₂ per vitenskapelige artikkel.

Hun forteller at en gjennomsnittlig nordmann slipper ut 8,2 tonn med karbondioksid per år. Med andre ord er utslippene forbundet med romteleskopene, astronomiske.

Så hvorfor ikke bare kutte ut denne forskningen?

Vil undersøke støv og kald materie

– Mange viktige oppdagelser og ny teknologi kommer fra grunnforskningen. Kunnskapen om klimagasser ble også oppdaget via romforskning og utforskningen av planeten Venus, sier Viole.

AtLAST-teleskopet som planlegges nå, skal blant annet undersøke kaldt støv og kalde skyer i universet. Dette er noe vi har veldig lite kunnskap om i dag. Forskerne vet veldig godt hva de ønsker å studere, men aner ikke hva de kommer til å finne der.

For eksempel skal AtLAST bidra til å studere kjemien og dynamikken i atmosfæren til våre nærmeste planeter. Teleskopet kan også brukes til å se på ekstragalaktiske fenomener, spesielt med tanke på kald materie.

– AtLAST vil være det beste teleskopet som noensinne er bygget med tanke på å kartlegge universets kalde strukturer i storskala, skriver kosmologiforsker Claudia Cicone ved Universitetet i Oslo.

Hva kan erstatte dieselaggregatene?

Guillermo Valenzuela Venegas forsker på hvordan værforholdene påvirker fornybar energi. Hans rolle i prosjektet er blant annet å undersøke hvilke steder som er best egnet for solcellepaneler.

– Selv om dette er et av de tørreste stedene i verden, så vil det også komme snø i løpet av året fordi det ligger så høyt oppe, forklarer Valenzuela Venegas.

Ifølge ham er det viktig å finne ut hvor det er aller mest solstråling i løpet av et år. Atacama er et av de områdene i verden der solinnstrålingen er best. Da får også andre faktorer mye å si:

– For eksempel må vi se på hvordan høyden påvirker effekten i solcellepanelet, om snødekke, tilgjengelighet med tanke på vedlikehold, og hva det vil koste å installere og drive et solcelleanlegg der oppe, forklarer Valenzuela Venegas.

Undersøkelser forskerne har gjort så langt, viser at det er enkelte dager med dårlig vær. Det krever at de har en solid energi-buffer, men hvor stor må solcelleparken være for å tåle noen få dager med uvær?

Planlegger å bruke ny teknologi

For å være så bærekraftige som mulig må også energi-lagringen være nøye planlagt. Da ser forskerne på en kombinasjon av batterier og hydrogenlagring.

Det er bare ett problem. De teknologiske løsningene som skal til, er lite utprøvd.

– De batteriene og hydrogenlagringen koster ganske mye i dag, men vi tror at det kommer til å være den billigste teknologien i 2030, forklarer Viole.

– Men hva hvis teknologien ikke blir billigere?

– I prosjektet vårt har vi bygget inn dette i modellen, sier Viole. Hvis vi tar med at krig eller andre ting kan øke prisene, eller at teknologien ikke blir bedre, så ser vi likevel at det blir billigere og bedre å gå over til fornybar energi. Da vil også prisene bli mindre variable fordi oljeprisene blir svært påvirket av ting som skjer i verden.

Hun forklarer videre at dersom verden ikke får like rimelig hydrogen- eller batteriteknologi som forskerne forutser, så vil de trenge en større solcellepark, men det vil fortsatt lønne seg fremfor å fortsette med dagens system.

Violes jobb er å finne den best mulige løsningen med tanke på klima og pris. Det interessante er da at de fortsatt vil trenge dieselaggregatene.

Planlegger for dieselaggregat i bakhånd

Hvis all strømmen skal komme fra solceller, blir de nødt til å bygge veldig mye mer solceller og lagring enn om de har et dieselaggregat i bakhånd.

Derfor tror Viole at den billigste løsningen vil være å bruke et dieselaggregat de periodene hvor været er dårlig. Det vil si at omtrent fem prosent av energibehovet i løpet av ett år vil dekkes med dieselaggregat.

Ifølge Viole viser modellen at det ikke lønner seg å skalere opp solcelleparken og systemene for energilagring, som batterier og hydrogen, slik at den kan levere strøm de få dagene det er overskyet.

Det er fordelen med å gjøre slike analyser, mener hun. Parken skal ikke være større enn nødvendig. De foreløpige resultatene ser ut til å vise at det er billigere og mer miljøvennlig å ha et dieselaggregat enn å ha en veldig mye større solcellepark.

– Dette er optimering: Vi må se på hva som er den billigste og den beste løsningen, sier Viole. Og så må vi ta i betraktning hva som faktisk er gjennomførbart.

Selv mener hun at det beste ville være å bygge en kollektiv strømkabel mellom nærmeste by og teleskopene i nærheten av AtLAST, men hun mener at det ikke er politisk vilje til å gjennomføre et slikt prosjekt nå.

Dermed blir løsningen de står igjen med en blanding av solceller, med batterier og hydrogen, og en liten andel diesel i bakhånd.

Når teleskopet AtLAST står ferdig bygget, vil det være blant de mest miljøvennlige og høyteknologiske i verden.

Referanse:

Isabelle Viole mfl.: A renewable power system for an off-grid sustainable telescope fueled by solar power, batteries and green hydrogen. arXiv:2212.03823, 2022. Doi.org/10.48550/arXiv.2212.03823

Artikkelen er produsert og finansiert av Universitetet i Oslo

Universitetet i Oslo er én av over 80 eiere av forskning.no. Deres kommunikasjonsansatte leverer innhold til forskning.no. Vi merker dette innholdet for å tydelig skille formidling fra uavhengig redaksjonelt stoff.
Her kan du lese mer om ordningen.

Les også disse sakene fra Universitetet i Oslo:

• 

  Forsker Navdeep Kaur Brar tenker nytt i bekjempelsen av antibiotikaresistens

• 

  Forsker: – Det er en økt risiko for bruk av kjernefysiske våpen

• 

  Ny undersøkelse: – Norske niendeklassinger presterer betydelig dårligere i naturfag enn sine nordiske jevnaldrende

• 

  Denne roboten spiller trommer raskere enn noe menneske

• 

  For mange feil i informasjon om legemiddel når pasientar blir skrivne ut frå sjukehus

• 

  Noen solceller bør ikke se dagens lys grunnet giftige materialer, mener professor

Les flere saker laget av Universitetet i Oslo her.

forskning.no vil gjerne høre fra deg!

Har du en tilbakemelding, spørsmål, ros eller kritikk? TA KONTAKT HER