 |
|
sido generalmente la principal barrera para
construir una estación de energía solar en el espacio hasta ahora, dijo Caplin.
“A medida que ese panorama está cambiando y las cosas generalmente se están
volviendo más baratas de enviar al espacio, podemos ponerlo sobre la mesa
nuevamente. El dinero habla. Tenemos el asesoramiento de dos estudios
independientes sobre análisis de costo-beneficio, y ambos determinaron que esto
podría ser viable”.
El gasto de la energía solar captada en el espacio incluiría costos de
fabricación, costos de mantenimiento y costos de lanzamiento, dijo Ceriotti.
“Esperamos que [el]
costo caiga en el futuro”, dijo Vijendran. “Podemos empezar con una energía que
sea competitiva con lo que pagamos por la nuclear hoy... entre $100 y $200 por
megavatio-hora... lo cual es más alto que las energías renovables intermitentes
como la solar y la eólica, pero tiene un papel que desempeñar porque es fiable y
está disponible 24/7”.
Vijendran dijo que
espera que el costo de la energía solar captada en el espacio eventualmente
caiga a un punto en el que sea competitivo con la energía solar y eólica en la
Tierra, que está por debajo de $50 por megavatio-hora. Según la publicación de
2022 de la Administración de Información Energética sobre este tema, tanto la
energía solar como la eólica en tierra costaron alrededor de $20 a $45 por
megavatio-hora en el futuro.
La estimación de costos de Adlen es mucho más
baja: alrededor de una cuarta parte del costo de la energía nuclear.
SpaceX y Blue Origin están diseñando vehículos de lanzamiento que pueden manejar
cargas pesadas, escribió Ceriotti. Las partes de estos vehículos pueden ser
reutilizadas, y su alta capacidad y reutilización pueden reducir el costo de
algunos aspectos de la construcción en un 90%.
Mirando hacia el futuro, ¿cuáles son los próximos pasos en el desarrollo de la
energía solar captada en el espacio? La ESA planea tomar una decisión el próximo
año sobre sus objetivos en el desarrollo de una estación espacial sin
tripulación, dijo Vijendran. El proceso se ha ralentizado por una escasez de
apoyo financiero de algunos países europeos.
“El primer punto de decisión importante sería implementar una... misión de
demostración a pequeña escala en el espacio para su lanzamiento alrededor de
2030”, dijo Vijendran.
Fuera de la ESA, Caltech ha demostrado un
prototipo ligero que convierte la luz solar en energía eléctrica de
radiofrecuencia y la transmite como un haz. La universidad ha estado
investigando equipos solares capaces de captar energía en el espacio modulares,
plegables y ultraligeros.
“Mi opinión es que, al igual que el mundo de la conectividad pasó de cableada a
inalámbrica, veremos el mundo de la energía moverse en una dirección similar”,
dijo Adlen. La cooperación internacional será clave para crear estaciones de
energía solar de esta naturaleza (espacial) si proyectos como estos avanzan.
|
|
¿Es la energía solar captada en el
espacio un sueño costoso y arriesgado? ¿O es una forma viable de
combatir el cambio climático? Aunque transmitir energía solar desde el
espacio a la Tierra podría involucrar la transmisión de gigavatios, el
proceso podría ser sorprendentemente seguro y rentable, según expertos
de Space Solar, la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Universidad de
Glasgow.
Pero
necesitaremos avanzar mucho más allá de los equipos de demostración y
resolver una serie de desafíos de ingeniería si queremos desarrollar ese
potencial.
Diseño de energía solar captada en
el espacio
Transmitir energía solar desde el espacio no es nuevo; los satélites de
telecomunicaciones han estado enviando señales de microondas generadas
por energía solar a la Tierra desde la década de 1960. Pero enviar
cantidades útiles de energía es una cuestión completamente diferente.
“La idea [ha] existido durante poco más de un siglo”, dijo Nicol Caplin,
científico de exploración del espacio profundo en la ESA, en un podcast
de Physics World. “Los conceptos originales eran de ciencia ficción.
Está arraigado en la ciencia ficción, pero desde entonces ha habido una
tendencia de interés que va y viene”.
Los investigadores están explorando múltiples diseños para la energía
solar captada en el espacio. Matteo Ceriotti, profesor titular de
ingeniería de sistemas espaciales en la Universidad de Glasgow, escribió
en The Conversation que se han propuesto muchos diseños.
La iniciativa Solaris está explorando dos posibles tecnologías, según
Sanjay Vijendran, líder de la iniciativa Solaris en la ESA: una que
implica transmitir microondas desde una estación en órbita
geoestacionaria a un receptor en la Tierra y otra que implica usar
espejos inmensos en una órbita más baja para reflejar la luz solar hacia
granjas solares. Dijo que ambas soluciones son potencialmente valiosas.
La tecnología de microondas ha despertado mayor interés y fue el
principal enfoque de estas entrevistas. Tiene un enorme potencial,
aunque también se pueden usar ondas de radio de alta frecuencia.
“Tienes una fuente de energía limpia
24/7 desde el espacio”, dijo Vijendran. La energía se puede transmitir
independientemente de las condiciones climáticas debido a la frecuencia
de las microondas.
“Una planta de energía de 1 gigavatio en el espacio sería comparable a
las cinco principales granjas solares en la Tierra. Una planta con una
capacidad de 1 gigavatio podría abastecer alrededor de 875,000 hogares
durante un año”, dijo Andrew Glester, presentador del podcast de Physics
World.
Pero no estamos listos para desplegar
algo así. “Será un gran desafío de ingeniería”, dijo Caplin. Hay una
serie de obstáculos físicos involucrados en la construcción exitosa de
una estación de energía solar en el espacio.
|
|
Usando tecnología de
microondas, la matriz solar para una estación de energía en órbita que genere un
gigavatio de energía tendría que tener más de 1 kilómetro cuadrado de tamaño,
según un artículo de Nature por la reportera senior Elizabeth Gibney. “Eso es
más de 100 veces el tamaño de la Estación Espacial Internacional, que tardó una
década en construirse”. También necesitaría ser ensamblada robóticamente, ya que
la instalación en órbita no tendría tripulación.
Las células solares tendrían que ser resistentes a la radiación y los desechos
espaciales. También tendrían que ser eficientes y ligeras, con una relación
potencia-peso 50 veces mayor que la típica célula solar de silicio, escribió
Gibney. Mantener el costo de estas células bajo es otro factor que los
ingenieros deben tener en cuenta. Reducir las pérdidas durante la transmisión de
energía es otro desafío, escribió Gibney. La tasa de conversión de energía
necesita mejorar al 10-15%, según la ESA. Esto requeriría avances técnicos.
Space Solar está trabajando en un diseño de
satélite llamado CASSIOPeiA, que Physics World describe como “una escalera de
caracol, con los paneles fotovoltaicos siendo los ‘escalones’ y los transmisores
de microondas—dipolos en forma de varilla—siendo los ‘peldaños’”. Tiene una
forma helicoidal sin partes móviles.
“Nuestro sistema está compuesto por cientos de miles de los mismos módulos de
energía del tamaño de un plato. Cada módulo tiene el PV que convierte la energía
del sol en electricidad DC”, dijo Sam Adlen, CEO de Space Solar.
“Esa energía DC luego impulsa la electrónica para transmitir la energía... hacia
la Tierra desde las antenas dipolo. Esa energía en el espacio se convierte en
[microondas] y se transmite en un haz coherente hacia la Tierra, donde se recibe
por una antena rectificadora, se reconvierte en electricidad y se introduce en
la red”.
Adlen dijo que las tecnologías robóticas para aplicaciones espaciales, como el
ensamblaje en órbita, están avanzando rápidamente.
Ceriotti escribió que SPS-ALPHA, otro diseño, tiene una gran estructura
colectora de energía solar que incluye muchos heliostatos, que son reflectores
modulares pequeños que se pueden mover individualmente. Estos concentran la luz
solar en módulos generadores de energía separados, después de lo cual se
transmite de vuelta a la Tierra por otro módulo.
Economía de los lanzamientos
Más allá de su impacto ambiental, esos lanzamientos costarán dinero. El costo ha
|
