La idea de la energía solar basada en el espacio (SBSP), que utiliza satélites para recolectar energía del sol y “transmitirla” a puntos de recolección en la Tierra, ha existido al menos desde finales de la década de 1960. A pesar de su enorme potencial, el concepto no ha ganado suficiente fuerza debido a los costos y los obstáculos tecnológicos.
¿Se pueden resolver ahora algunos de estos problemas? De ser así, el SBSP podría convertirse en una parte vital de la transición mundial de los combustibles fósiles a la energía verde.
Ya recolectamos energía del sol. Se recoge directamente a través de lo que generalmente llamamos energía solar. Esto comprende diferentes tecnologías como la fotovoltaica (PV) y la energía solar térmica. La energía del sol también se recoge indirectamente: un ejemplo de ello es la energía eólica , ya que las brisas se generan a través del calentamiento desigual de la atmósfera por parte del sol.
Pero estas formas verdes de generación de energía tienen limitaciones. Ocupan mucho espacio en tierra y están limitados por la disponibilidad de luz y viento. Por ejemplo, los parques solares no recolectan energía por la noche y recolectan menos en invierno y en días nublados.
La energía fotovoltaica en órbita no estará limitada por el inicio de la noche. Un satélite en órbita geoestacionaria (GEO), una órbita circular a unos 36.000 km sobre la Tierra, está expuesto al Sol más del 99% del tiempo durante todo un año. Esto le permite producir energía verde 24 horas al día, 7 días a la semana.
GEO es ideal para cuando es necesario enviar energía desde la nave espacial a un colector de energía o estación terrestre, porque aquí los satélites están estacionarios con respecto a la Tierra. Se cree que hay 100 veces más energía solar disponible en GEO que las demandas energéticas globales estimadas de la humanidad para 2050.
La transferencia de energía recolectada en el espacio a la Tierra requiere una transmisión de energía inalámbrica. El uso de microondas para esto minimiza la energía perdida en la atmósfera, incluso en cielos nublados. El haz de microondas enviado por el satélite se enfocará hacia la estación terrestre, donde las antenas convierten las ondas electromagnéticas nuevamente en electricidad. La estación terrestre deberá tener un diámetro de 5 km o más en latitudes altas. Sin embargo, esto es aún más pequeño que las áreas de tierra necesarias para producir la misma cantidad de energía utilizando energía solar o eólica.
Conceptos en evolución
Se han propuesto numerosos diseños desde el primer concepto de Peter Glaser en 1968.
En SBSP, la energía se convierte varias veces (luz en electricidad, microondas y electricidad) y parte de ella se pierde en forma de calor. Para inyectar 2 gigavatios (GW) de energía a la red, el satélite necesitará recolectar alrededor de 10 GW de energía.
Un concepto reciente llamado CASSIOPeiA consta de dos reflectores orientables de 2 km de ancho. Estos reflejan la luz del sol en una serie de paneles solares. Estos transmisores de energía, de aproximadamente 1.700 metros de diámetro, pueden apuntar a la estación terrestre. Se estima que el satélite podría tener una masa de 2.000 toneladas.
Otra arquitectura, SPS-ALPHA , se diferencia de CASSIOPeiA en que el colector solar es una gran estructura formada por una gran cantidad de pequeños reflectores modulares llamados helióstatos, cada uno de los cuales se puede mover de forma independiente. Se producen en masa para reducir costos.
En 2023, los científicos de Caltech lanzaron MAPLE , un experimento satelital a pequeña escala que transmitió una pequeña cantidad de energía a Caltech. MAPLE demostró que la tecnología podría utilizarse para llevar energía a la Tierra.
Interés nacional e internacional.
El SBSP podría desempeñar un papel crucial para alcanzar el objetivo de cero emisiones netas del Reino Unido para 2050, pero la estrategia actual del gobierno no lo incluye. Un estudio independiente encontró que SBSP podría generar hasta 10 GW de electricidad para 2050, una cuarta parte de la demanda actual del Reino Unido. SBSP proporciona un suministro de energía seguro y estable.
También creará una industria de miles de millones de libras, con 143.000 puestos de trabajo en todo el país. La Agencia Espacial Europea está evaluando actualmente la viabilidad de SBSP con su iniciativa SOLARIS. A esto podría seguirle un plan completo de desarrollo de la tecnología para 2025.
Otros países han anunciado recientemente la intención de transmitir energía a la Tierra para 2025, pasando a sistemas más grandes en las próximas dos décadas.
Un satélite masivo
Si la tecnología está lista, ¿por qué no se utiliza SBSP? El principal límite es la enorme cantidad de masa que es necesario lanzar al espacio y su coste por kilogramo. Empresas como SpaceX y Blue Origin están desarrollando vehículos de lanzamiento de carga pesada, centrándose en reutilizar partes de esos vehículos después de haber volado. Esto puede reducir el costo de la empresa en un 90%.
Incluso utilizando el vehículo Starship de SpaceX, que puede lanzar 150 toneladas de carga a la órbita terrestre baja, el satélite SBSP requerirá cientos de lanzamientos. Algunos componentes, como las largas vigas estructurales (elementos estructurales diseñados para abarcar largas distancias), podrían imprimirse en 3D en el espacio.
Desafíos y riesgos
La misión del SBSP será desafiante y aún es necesario evaluar plenamente los riesgos. Si bien la electricidad producida es totalmente ecológica, el impacto de la contaminación de cientos de lanzamientos de cargas pesadas es difícil de predecir.
Además, controlar una estructura tan grande en el espacio requerirá cantidades sustanciales de combustible, lo que implica que los ingenieros trabajen con productos químicos a veces muy tóxicos. Los paneles solares fotovoltaicos se verán afectados por la degradación, reduciendo su eficiencia con el tiempo del 1% al 10% anual. Sin embargo, el mantenimiento y el reabastecimiento de combustible podrían usarse para extender la vida útil del satélite casi indefinidamente.
Un haz de microondas lo suficientemente potente como para llegar al suelo también podría dañar cualquier cosa que se interpusiera en su camino. Por seguridad, entonces, será necesario restringir la densidad de potencia del haz.
El desafío de construir plataformas como ésta en el espacio puede parecer desalentador, pero la energía solar espacial es tecnológicamente factible. Para ser económicamente viable, requiere ingeniería a gran escala y, por lo tanto, un compromiso decisivo y a largo plazo por parte de los gobiernos y las agencias espaciales.
Pero con todo eso en marcha, SBSP podría hacer una contribución fundamental para lograr cero emisiones netas para 2050 con energía limpia y sostenible desde el espacio.