¿Qué es la energía solar basada en el espacio?
La energía solar basada en el espacio (SBSP) implica recolectar la energía del sol en el espacio y luego transmitirla de forma inalámbrica a la Tierra. Hay varias ventajas de la energía solar. Aunque es cara, es la fuente más limpia de energía renovable que tiene la capacidad de proporcionar más energía de la que el mundo consume o se prevé que consuma en el futuro.
Un proceso tecnológico de energía solar basado en el espacio incluye el uso de paneles solares para recolectar energía solar en el espacio con reflectores o espejos inflables que dirigen la radiación solar sobre los paneles solares y luego la transmiten a la Tierra a través de un microondas o un láser. Luego, la energía se recibe en la Tierra a través de una antena de microondas.
Según la Sociedad Espacial Nacional, la energía solar basada en el espacio tiene el potencial de eclipsar a todas las demás fuentes de energía combinadas. Argumentan que la energía solar basada en el espacio puede proporcionar grandes cantidades de energía con muy poco impacto ambiental negativo. También puede resolver nuestros problemas actuales de energía y emisiones de gases de efecto invernadero.
La siguiente infografía destaca información sobre la energía solar basada en el espacio, las tendencias actuales relacionadas y lo que están haciendo los diferentes países en términos de investigación y financiación.
Tendencias y consumo de energía mundial actual
El consumo mundial de energía solo está creciendo. Según un informe de Our World in Data de la Universidad de Oxford, sobre el consumo mundial de energía primaria, el consumo mundial actual supera los 160.000 TWh anuales. La energía solar aporta solo 585 TWh.
Aunque hay un aumento en las soluciones, las inversiones y el uso de energía renovable, el petróleo, el carbón y el gas aún generan más del 80% de la energía global que se consume, y la energía solar genera menos del 1%.
Entre 2004 y 2015, las inversiones en energía renovable aumentaron en un 600%, pasando de 46.700 millones de dólares a 284.800 millones de dólares.
Las predicciones actuales indican que la población mundial alcanzará los 9.700 millones en 2050. Con el aumento de la población, también se prevé que el consumo mundial de energía crezca en un 50% para 2050.
Además, los impactos del cambio climático se están acelerando. Aunque generamos un gran porcentaje de la energía mundial a partir de combustibles fósiles, los combustibles fósiles contribuyen significativamente al aumento del cambio climático.
Comparativamente, la energía solar es la fuente de energía más segura en la actualidad, aunque solo contribuye con un pequeño porcentaje de la producción mundial de energía. Las tasas de muerte por producción solar son 1.230 veces más bajas que las del carbón, y tiene una de las emisiones de CO2 más bajas, con 5 g de CO2 eq por kWh.
¿Por qué energía solar basada en el espacio?
La energía solar basada en el espacio tiene varios beneficios; A diferencia de los paneles solares en nuestros techos que solo pueden generar electricidad durante el día, la energía solar basada en el espacio puede generar electricidad continua, las 24 horas del día, el 99% del año.
Esto se debe a que, a diferencia de la Tierra, el entorno espacial no tiene noche y día, y los satélites están a la sombra de la Tierra solo por un máximo de 72 minutos por noche.
Los paneles solares espaciales pueden generar 2.000 gigavatios de energía constantemente. Esto es 40 veces más energía de la que generaría un panel solar en la Tierra anualmente. Esto también es varias veces más alto que la eficiencia de los paneles solares en la actualidad.
Es más, la energía solar basada en el espacio generaría un 0% de emisiones de gases de efecto invernadero a diferencia de otras energías alternativas como la nuclear, el carbón, el petróleo, el gas y el etanol. La fuente de energía actual que menos CO2 genera es la energía nuclear, que genera 5 g de CO2 eq por kWh.
La energía solar basada en el espacio genera casi un 0% de desechos peligrosos para nuestro medio ambiente en comparación con la energía nuclear.
¿Por qué no estamos utilizando esta energía?
Si bien la energía solar basada en el espacio es un concepto innovador, todavía no podemos lanzar completamente un sistema al espacio. Lanzar un sistema solar espacial es muy caro. De hecho, se estima que el costo es aproximadamente 100 veces más alto para competir con los costos actuales de los servicios públicos.
Una de las causas de los altos costos es el alto costo de lanzamiento, que se debe principalmente a la alta masa por vatio que generan los paneles solares actuales. En otras palabras, los paneles solares actualmente son demasiado pesados por vatio generado para que sea factible.
Actualmente, el costo del lanzamiento al espacio se estima en $ 9.900 por kilogramo, aproximadamente $ 198 por vatio. En comparación con el costo que pagan los propietarios de viviendas hoy en día, que es de aproximadamente $ 2,57 por vatio pico, el costo en el espacio es extremadamente alto para ser competitivo.
Otras razones de los altos costos incluyen los altos costos de transporte al espacio. Esto se debe a que, para transportar todos los materiales necesarios al espacio, se requerirían muchos lanzamientos de transbordadores espaciales. Los transbordadores espaciales actualmente no son reutilizables y, por lo tanto, caros.
Todavía se está realizando mucha investigación e ingeniería para encontrar la forma más factible de lanzar paneles solares y sistemas de lanzamiento espaciales, a un costo menor.
El medio ambiente en el espacio también presenta varios peligros que podrían dañar los paneles solares. Estos incluyen desechos espaciales y radiación solar extrema, que podrían degradar los paneles solares hasta 8 veces más rápido que los paneles instalados en la Tierra.
Finalmente, existe el potencial de desperdiciar grandes cantidades de energía al transportar o durante la transmisión desde el espacio a la Tierra. Por lo tanto, los científicos e ingenieros deben continuar sus esfuerzos de I + D para garantizar que se pierda poca o ninguna energía durante el proceso.
Proyectos y avances actuales del SBSP
Los actores clave en SBSP incluyen a China, EE. UU. y Japón, que han mostrado avances en términos de avances tecnológicos, asociaciones y planes de lanzamiento.
China ya está avanzando para lanzarse al espacio. La Corporación de Ciencia y Tecnología Aeroespacial de China planea lanzar satélites solares pequeños a medianos en la estratosfera que puedan aprovechar la energía en el espacio entre 2021 y 2025.
China también planea generar un megavatio de energía a partir de paneles solares espaciales para 2030 y operar una estación espacial solar comercialmente viable para 2050.
En los EE.UU., Hay asociaciones e inversiones en curso. Por ejemplo, se estableció una asociación de $ 100 millones entre Northrop Grumman y el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos para proporcionar tecnología avanzada para SBSP.
También en los EE.UU., Se estableció una colaboración de $ 17.5 millones entre Northrop Grumman Corporation y Caltech para desarrollar el proyecto de energía solar espacial llamado ‘The Space Solar Power Initiative’. El objetivo de la iniciativa era desarrollar innovaciones científicas y tecnológicas que permitieran que un sistema de energía solar basado en el espacio generara electricidad a un costo comparable al de las fuentes de electricidad actuales.
Ha habido investigaciones y avances tecnológicos en curso. En EE. UU., Está en marcha el desarrollo del concepto SPS-ALPHA Mark-II. Esto, si tiene éxito, permitiría la construcción de enormes plataformas en el espacio que pueden entregar de forma remota decenas de miles de megavatios de electricidad a la Tierra, utilizando transmisiones de energía inalámbricas. Esto también permitirá la entrega de energía asequible a la Tierra y en misiones espaciales.
Además, se está avanzando en la construcción de sistemas de lanzamiento reutilizables. El éxito en esto reducirá el costo del transporte al espacio y el costo total de la energía solar basada en el espacio. Un ejemplo es SpaceX, que actualmente está trabajando en vehículos de lanzamiento reutilizables que se pueden usar para el transporte al espacio.
En Japón, los investigadores transmitieron con éxito energía eléctrica de forma inalámbrica mediante microondas. Los investigadores transformaron 1,8 kW de energía eléctrica en microondas y la transmitieron con precisión a un receptor que estaba a 55 metros de distancia. Este fue un avance tecnológico para acercar el SBSP a la realidad. Japón también hizo de los sistemas solares basados en el espacio parte de su visión futura de exploración espacial.
Perspectivas futuras para SBSP
Los combustibles fósiles son finitos y eventualmente pueden agotarse. Según las predicciones, el petróleo y el gas natural podrían agotarse en 50 años y la producción de carbón en 115 años. Con la investigación y las inversiones en curso, existe una alta posibilidad de que la energía solar basada en el espacio sea el futuro viable de la energía solar.
Si se puede reducir el costo de la energía solar basada en el espacio, es probable que sea una fuente importante de energía sostenible que no puede disminuir. Los principales actores como China, que ya tienen plazos para implementar la tecnología en el espacio, pueden proporcionar algunos aprendizajes clave para futuras mejoras en la tecnología.
