Las centrales eléctricas basadas en el espacio están pasando de ser un sueño ocioso a una seria perspectiva de ingeniería, ya que los científicos esperan poder llevar la energía renovable a la órbita.
Suena un tanto a ciencia ficción: gigantescas estaciones de energía solar flotando en el espacio que envían enormes cantidades de energía a la Tierra. Y durante mucho tiempo, el concepto -desarrollado por primera vez por el científico ruso Konstantin Tsiolkovsky, en los años 1920- fue principalmente una inspiración para los escritores.
Un siglo después, sin embargo, los científicos están haciendo grandes progresos en la conversión del concepto en realidad. La Agencia Espacial Europea se ha dado cuenta del potencial de estos esfuerzos y ahora está tratando de financiar tales proyectos, prediciendo que el primer recurso industrial que obtendremos del espacio es la “energía transmitida“.
El cambio climático es el mayor desafío de nuestro tiempo, así que hay mucho en juego. Desde el aumento de las temperaturas mundiales hasta el cambio de las pautas meteorológicas, los impactos del cambio climático ya se están sintiendo en todo el mundo. Para superar este desafío se requerirán cambios radicales en la forma en que generamos y consumimos la energía.
El objetivo es que las estaciones de energía solar en el espacio se conviertan en una realidad en las próximas décadas
Las tecnologías de energía renovable se han desarrollado drásticamente en los últimos años, con una mayor eficiencia y un menor costo. Pero una barrera importante para su absorción es el hecho de que no proporcionan un suministro constante de energía.
Las granjas eólicas y solares sólo producen energía cuando el viento sopla o el sol brilla, pero necesitamos electricidad las 24 horas del día, todos los días. En última instancia, necesitamos una forma de almacenar energía a gran escala antes de que podamos hacer el cambio a las fuentes renovables.
Beneficios del espacio
Una posible solución sería generar energía solar en el espacio. Hay muchas ventajas en esto. Una estación de energía solar basada en el espacio podría orbitar de cara al Sol las 24 horas del día. La atmósfera de la Tierra también absorbe y refleja parte de la luz del Sol, por lo que las células solares por encima de la atmósfera recibirán más luz solar y producirán más energía.
Figura 1. Una matriz solar espacial podría consistir en una estructura grande o muchas más pequeñas reunidas
Pero uno de los principales desafíos a superar es cómo ensamblar, lanzar y desplegar estructuras tan grandes. Una sola estación de energía solar puede tener que cubrir hasta 10 kilómetros cuadrados, equivalente a 1.400 campos de fútbol. El uso de materiales ligeros también será crítico, ya que el mayor gasto será el coste de lanzar la estación al espacio en un cohete.
Actualmente dependemos de materiales de la Tierra, pero los científicos también están considerando utilizar recursos del espacio para la fabricación, como los materiales encontrados en la Luna
Una solución propuesta es desarrollar un enjambre de miles de satélites más pequeños que se unan y se configuren para formar un único y gran generador solar. En 2017, los investigadores del Instituto Tecnológico de California esbozaron diseños para una estación de energía modular, que consiste en miles de baldosas de células solares ultraligeras. También demostraron un prototipo de baldosa que pesa sólo 280g por metro cuadrado, similar al peso de una tarjeta.
Recientemente, también se están investigando los avances en la fabricación, como la impresión en 3D, por su potencial en la energía espacial. En la Universidad de Liverpool, se está explorando nuevas técnicas de fabricación para imprimir células solares ultraligeras en velas solares. Una vela solar es una membrana plegable, ligera y altamente reflectante capaz de aprovechar el efecto de la presión de la radiación solar para impulsar una nave espacial hacia adelante sin combustible. Se está explorando cómo incrustar células solares en las estructuras de las velas para crear grandes centrales eléctricas sin combustible.
Estos métodos permitirían construir las centrales eléctricas en el espacio. De hecho, un día podría ser posible fabricar y desplegar unidades en el espacio desde la Estación Espacial Internacional o la futura estación lunar que orbitará la Luna. Tales dispositivos podrían, de hecho, ayudar a proporcionar energía en la Luna.
Las posibilidades no terminan ahí. Aunque actualmente dependemos de materiales de la Tierra para construir centrales eléctricas, los científicos también están considerando la posibilidad de utilizar recursos del espacio para la fabricación, como los materiales que se encuentran en la Luna.
Pero uno de los mayores desafíos que se avecinan será conseguir que la energía se transmita de vuelta a la Tierra. El plan es convertir la electricidad de las células solares en ondas de energía y utilizar campos electromagnéticos para transferirla a una antena en la superficie de la Tierra. La antena entonces convertiría las ondas de nuevo en electricidad. Los investigadores dirigidos por la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (Japan Aerospace Exploration Agency, JAXA, por sus siglas en inglés) ya han desarrollado diseños y demostrado un sistema orbital que debería ser capaz de hacer esto.
Todavía hay mucho trabajo por hacer en este campo, pero el objetivo es que las estaciones de energía solar en el espacio se conviertan en una realidad en las próximas décadas. Los investigadores en China han diseñado un sistema llamado Omega, que pretenden tener en funcionamiento para el 2050.
Este sistema debería ser capaz de suministrar 2GW de energía a la red de la Tierra en su máximo rendimiento, lo cual es una cantidad enorme. Para producir esa cantidad de energía con paneles solares en la Tierra, se necesitarían más de seis millones de ellos.
Satélites de energía solar más pequeños, como los diseñados para alimentar a los vehículos lunares, podrían estar operativos incluso antes.
En todo el mundo, la comunidad científica está dedicando tiempo y esfuerzo al desarrollo de estaciones de energía solar en el espacio. La esperanza es que algún día puedan ser una herramienta vital en nuestra lucha contra el cambio climático.
Noticia tomada de: BBC / Traducción libre del inglés por World Energy Trade
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