¿Tendrá algún sentido la energía solar basada en el espacio?

¿Es la energía solar espacial sólo un sueño caro y arriesgado? ¿O es una forma viable de combatir el cambio climático? Aunque transferir energía solar del espacio a la Tierra puede llegar a implicar el transporte de gigavatios, el proceso podría ser sorprendentemente seguro y rentable, según expertos de Space Solar, la Agencia Espacial Europea y la Universidad de Glasgow.

Pero tendremos que ir más allá de los simples dispositivos de visualización y resolver una serie de desafíos de ingeniería si queremos desarrollar estas capacidades.

Diseño solar espacial

Enviar energía solar desde el espacio no es nada nuevo; Los satélites de comunicaciones envían a la Tierra señales de microondas generadas por energía solar desde los años 1960. Pero enviar cantidades útiles de energía es un asunto completamente diferente.

«La idea [has] «Ha existido desde hace poco más de un siglo», dijo en un comunicado Nicole Caplin, científica de exploración del espacio profundo de la Agencia Espacial Europea. Podcast del mundo de la física«Los conceptos originales eran en realidad ciencia ficción. Tiene sus raíces en la ciencia ficción, pero desde entonces, ha habido una tendencia de interés que va y viene».

Los investigadores están estudiando múltiples diseños de energía solar espacial. Matteo Cerutti, profesor titular de ingeniería de sistemas espaciales en la Universidad de Glasgow, dice: Escribió en una conversación. Se han propuesto muchos diseños.

La iniciativa Solaris está explorando dos tecnologías potenciales, según Sanjay Vijeendran, director de la Iniciativa Solaris en la Agencia Espacial Europea: la primera consiste en enviar microondas desde una estación en órbita geoestacionaria a un receptor en la Tierra, y la segunda implica el uso de enormes espejos en órbita más baja para reflejar la luz solar de regreso a las granjas solares. Dijo que cree que ambas soluciones son potencialmente valiosas. La tecnología de microondas ha atraído una mayor atención y ha sido el foco principal de estas entrevistas. Tiene un enorme potencial, aunque también se pueden utilizar ondas de radio de alta frecuencia.

«Ya tenemos una fuente de energía limpia procedente del espacio las 24 horas del día, los 7 días de la semana», dijo Vijendran. La energía se puede transferir independientemente de las condiciones climáticas debido a la frecuencia de microondas.

«Una planta de energía de 1 gigavatio en el espacio es comparable a las cinco granjas solares más grandes de la Tierra», dijo Andrew Glister, presentador del podcast Physics World. «Una planta de energía de 1 gigavatio podría alimentar a unos 875.000 hogares durante un año».

Pero no estamos preparados para publicar nada como esto. «Eso sería un enorme desafío de ingeniería», dice Caplin. Hay una serie de obstáculos físicos para construir con éxito una planta de energía solar en el espacio.

Utilizando la tecnología de microondas, un conjunto de paneles solares para una central eléctrica en órbita terrestre que genere un gigavatio de energía tendría que tener un tamaño de más de un kilómetro cuadrado, según Artículo sobre la naturaleza «Esto es 100 veces más grande que la Estación Espacial Internacional, cuya construcción tardó una década», dice la corresponsal principal Elizabeth Gibney. Además, su montaje debe realizarse de forma automática, ya que la instalación orbital no estará tripulada.

Las células solares deben poder resistir la radiación y los desechos espaciales. También debe ser eficiente y liviano, con una relación potencia-peso 50 veces mayor que las típicas células solares de silicio, escribió Gibney. Reducir el coste de estas células es otro factor que los ingenieros deben tener en cuenta. Minimizar las pérdidas durante la transmisión de energía es otro desafío, escribió Gibney. Según la Agencia Espacial Europea, la tasa de conversión de energía debería mejorarse hasta un 10-15 por ciento. Esto requiere progreso técnico.

Space Solar está diseñando un satélite llamado CASSIOPeiA, que ha sido publicado en la revista Physics World Describir Parece «una escalera de caracol, con los paneles fotovoltaicos como ‘peldaños’ y los transmisores de microondas (dipolos en forma de varilla) como ‘conectores'». Tiene forma de espiral sin partes móviles.

«Nuestro sistema consta de cientos de miles de módulos de energía del tamaño de un plato», dijo Sam Adlin, director ejecutivo de SpaceSolar. «Cada módulo contiene energía fotovoltaica que convierte la energía del sol en electricidad de CC».

“Esta energía de CC alimenta los componentes electrónicos para transmitir energía… a la Tierra desde antenas dipolo. Esta energía se convierte en el espacio en. [microwaves] «Luego se envía en un haz coherente a la Tierra, donde es recibido por una antena parcheada, convertido nuevamente en electricidad y alimentado a la red».

Las tecnologías robóticas para aplicaciones espaciales, como el montaje en órbita, están avanzando rápidamente, añadió Adelin.

SPS-ALPHA, otro diseño, tiene una gran estructura de colector solar que incluye varios inversores solares, que son pequeños reflectores que se pueden mover individualmente, escribió Cerutti. concentrarse La luz del sol se dirige a unidades generadoras de energía separadas, después de lo cual otra unidad la transmite de regreso a la Tierra.