Las propuestas para transmitir energía solar desde el espacio han existido desde la década de 1970, pero la idea se ha visto durante mucho tiempo como poco más que ciencia ficción. Ahora, sin embargo, Europa parece estar tomándose en serio la idea de hacerlo realidad.
La energía solar basada en el espacio (SBSP) implica la construcción de conjuntos masivos de paneles solares en órbita para recolectar la luz solar y luego enviar la energía recolectada de regreso a la Tierra a través de microondas o láseres de alta potencia. El enfoque tiene varias ventajas sobre la energía solar terrestre, incluida la ausencia de la noche y las inclemencias del tiempo y la falta de una atmósfera para atenuar la luz del sol .
Pero el desafío de ingeniería involucrado en la construcción de estructuras tan grandes en el espacio y las complejidades de las tecnologías involucradas han significado que la idea ha permanecido en el tablero de dibujo hasta ahora. El director general de la Agencia Espacial Europea, Josef Aschbacher, quiere cambiar eso.
Defensor de la tecnología desde hace mucho tiempo, Aschbacher anunció recientemente planes para un nuevo programa de investigación y desarrollo llamado Solaris, que sentará las bases para un despliegue a gran escala de la tecnología a finales de este siglo. La propuesta se presentará al Consejo de la ESA, que toma las decisiones de financiación de la agencia, en una reunión en noviembre.
“ La energía solar basada en el espacio sería un paso importante hacia la neutralidad de carbono y la independencia energética de Europa” , tuiteó . “Ya tenemos los componentes básicos principales, pero permítanme ser claro: para que el proyecto tenga éxito, aún se necesita mucho desarrollo tecnológico y financiamiento”.
La medida sigue a la publicación de dos informes encargados por la agencia para evaluar la viabilidad de SBSP por parte de la consultora con sede en el Reino Unido Frazer-Nash y Roland Berger con sede en Alemania. Ambos concluyeron que la tecnología podría competir con otras formas de electricidad en precio a mediados de este siglo, pero algunas de las cifras son reveladoras.
El informe Frazer-Nash estimó que la inversión en investigación y desarrollo requerida para simplemente llegar a un prototipo de satélite SBSP podría ascender a 15.800 millones de euros (15.800 millones de dólares). La construcción del primer satélite operativo podría costar unos 9.800 millones de euros y su funcionamiento costaría otros 3.500 millones de euros durante su vida útil. Cuantos más satélites se construyan, más baratos serán, por lo que el informe predice que para el décimo satélite, los costos de capital habrán caído a 7600 millones de euros y los costos operativos a 1300 millones de euros.
Pero dado que es probable que se necesiten docenas de estos satélites para proporcionar una cantidad razonable de energía, esos costos se acumularán rápidamente. Un conjunto de 54 satélites SBSP de "clase gigavatio" costaría 418 000 millones de euros para desarrollar y operar, según el informe, lo que se compensaría con 601 000 millones de euros en beneficios derivados del ahorro en la producción de energía terrestre y la reducción de las emisiones de CO2 .
Y parece que esas cifras están sujetas a algunas advertencias bastante importantes. El informe de Roland Berger alcanzó estimaciones de costos similares para cada satélite SBSP al tener en cuenta "avances sustanciales en tecnologías clave y enfoques de fabricación". Pero cuando calcularon los costes basándose en la suposición de que vemos avances mínimos, el precio de 8100 millones de euros saltó a 33 400 millones de euros.
Hay muchas áreas en las que es necesario avanzar. Para empezar, estos satélites serían órdenes de magnitud más grandes que cualquier cosa que hayamos construido antes en el espacio; el informe de Roland Berger estima que tendrían una superficie total de unos 15 kilómetros cuadrados (5,8 millas cuadradas) en comparación con los 8.000 metros cuadrados (86.000 pies cuadrados ) de la Estación Espacial Internacional.
Es probable que cada satélite pese 10 veces más que la ISS de 450 toneladas, por lo que solo poner las materias primas en órbita requerirá un aumento de casi 200 veces en la capacidad de lanzamiento actual. Una vez allí, estas estructuras deberán ser ensambladas por robots autónomos (a diferencia de los robots controlados a distancia), lo que requerirá una mejora masiva tanto en la manipulación robótica como en la IA.
El cableado físico de estos sistemas agregaría demasiado peso de lanzamiento, según el informe de Roland Berger, por lo que los aproximadamente dos millones de componentes que componen las estructuras tendrían que controlarse y monitorearse de forma inalámbrica. Eso representaría una red de sensores y actuadores mucho más compleja que cualquier cosa que hayamos construido hasta la fecha.
Sin embargo, quizás el mayor desafío sea aumentar la eficiencia del sistema de transmisión de energía inalámbrica . El informe de Roland Berger señala que el Laboratorio de Investigación Naval de los Estados Unidos ha logrado transmitir kilovatios de energía a distancias de aproximadamente una milla, pero transmitir gigavatios a miles de kilómetros a través del espacio con alta eficiencia requerirá avances fundamentales.
Si el proyecto Solaris obtiene el visto bueno, se centrará en el avance de la tecnología más avanzada en células solares de alta eficiencia, transmisión de energía inalámbrica y ensamblaje robótico en órbita. El programa está diseñado para ejecutarse hasta 2025, momento en el que se espera que haya proporcionado suficiente información para que la ESA decida si desea continuar con el desarrollo completo.
Pero dada la escala del desafío, algunos creen que el SBSP es un plan de fantasía con pocas posibilidades de convertirse en realidad. Como señala Ars Technica , Elon Musk ha ridiculizado la idea, y un análisis realizado por el físico Casey Handmer ha demostrado que las pérdidas de transmisión, las pérdidas térmicas, los costos logísticos y la penalización que conlleva tener que construir su tecnología para sobrevivir a los rigores del espacio. significa que SBSP será miles de veces más caro que la energía solar terrestre.
Pero la ESA no es la única que persigue esta idea. Japón ha estado investigando seriamente el SBSP desde al menos 2014 y, más recientemente, el Reino Unido y China se han subido al carro.
Queda por verse si alguno de estos gobiernos tiene el valor de comprometer el tipo de recursos necesarios para hacer del SBSP una realidad , pero parece que se está generando impulso.
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