Energía solar del espacio, en lugar de ciencia ficción

La energía fotovoltaica proporciona electricidad respetuosa con el medio ambiente, a menos que sea de noche y esté nublado. Si quieres evitar eso, tienes que poner células solares en el espacio y devolver la energía a la Tierra. Durante décadas, los inventores han estado reflexionando sobre cómo podría funcionar esto. Debido a las células ineficaces, las instalaciones pesadas y los costosos lanzacohetes, esto sigue siendo ciencia ficción.

Pero eso podría cambiar. En los EE. UU., China, Japón y Europa, se está llevando a cabo con seriedad la investigación correspondiente. El avance hasta el momento es que la tecnología puede funcionar de manera factible y cubrir los costos, al menos esa es la opinión de la consultora Frazer-Nash. Informe al gobierno británico.

El equipo del Proyecto de energía solar espacial (SSPP) en Caltech en Pasadena es el más lejano. En enero, envió un banco de pruebas al espacio. Tiene una estructura ligera y plegable y 32 células solares diferentes. También hay una unidad que se supone que “envía” la energía recolectada a la Tierra a través de la radiación de microondas.

Podemos entregar energía a áreas remotas o áreas afectadas por guerras y desastres naturales.

ali hajimereCo-Director del Proyecto Espacio Solar

el El proyecto comenzó hace diez años. Con una generosa donación del empresario y filántropo estadounidense Donald Brin. Según Caltech, ha invertido más de 100 millones de dólares en total. Las ambiciones del equipo son altas.

“Así como Internet ha democratizado el acceso a la información, se espera que la transmisión inalámbrica de energía desde el espacio democratice el acceso a la energía”, dijo Ali Hajimeri, codirector de SSPP. Porque no hay necesidad de infraestructura como cables o líneas aéreas aquí en la Tierra. “Podemos entregar energía a áreas remotas o áreas afectadas por guerras y desastres naturales”.

Transmisión de energía inalámbrica

El equipo se ha acercado un poco más a ese sueño. Como es eso Caltech está publicitando actualmenteLa plataforma de prueba demostró la transmisión de energía inalámbrica. Por otro lado, en el mismo satélite, entre dos unidades separadas unos 30 cm. Los LED se iluminaron como evidencia.

Según Hajimere, esta fue la primera transmisión inalámbrica de energía en condiciones espaciales, incluso en la Estación Espacial Internacional, esto aún no ha sucedido. En el segundo paso, se probó la transmisión de energía al suelo. Las “luces de evidencia” no estaban encendidas, pero la radiación de microondas emitida fue detectada por un receptor en el campus de Caltech. La aplicación, por lo tanto, parece al menos más realista, aunque hay muchos problemas por resolver.

Uno son las células solares. Deben ofrecer un alto rendimiento con un peso ligero y soportar la dura radiación del espacio. Además, deberían ser mucho más baratos que los que se han instalado en las sondas espaciales hasta ahora. Ingeniera química Jovana Radulovic De la Universidad de Portsmouth a la Naturaleza. El equipo de Caltech quiere identificar materiales adecuados llevando 32 celdas diferentes al banco de pruebas. Según el equipo de investigación, las investigaciones aún están en curso.

No hay un marco rígido.

Otro problema es la estructura de soporte. Un marco rígido, como el de la Estación Espacial Internacional, sería muy pesado y transportarlo a la órbita sería muy costoso. Y esto a pesar de que, gracias a las nuevas tecnologías y a la creciente competencia, los precios iniciales del transporte espacial han bajado significativamente y continúan bajando.

Lo comparo con un ejército de hormigas que es elegido sobre un elefante.

ali hajimereCo-Director del Proyecto Espacio Solar

Parece mejor suministrar varias células solares con sus propios controladores y transmisores de microondas y simplemente conectarlas sueltas o dejarlas volar en formación. “Es como elegir un ejército de hormigas sobre un elefante”, Citado de la revista comercial “IEEE Spectrum” Ali Hajimere. Otras ideas en otoño en un taller Presentado por Esa ESA se basa en módulos inflables o estructura en espiral, que siempre promete un aprovechamiento óptimo de la luz debido a su forma.

También es de gran importancia cuán exitosamente se transmite la energía a la Tierra. Para ello, la energía solar se convierte en microondas. en el cual Se utilizan varios canales Colocada apropiadamente y transmitiendo las ondas de manera coordinada, la radiación puede enfocarse en la ubicación objetivo deseada en la Tierra.

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Allí, las microondas deben volver a convertirse en energía eléctrica. Parece una acción desperdiciada, pero según los estudios de ESa, solo del 10 al 15 por ciento de la energía solar que cae sobre las unidades aquí en la red eléctrica es suficiente para que la operación sea económica. Sin embargo, todavía se necesitan “mejoras significativas” para los pasos de conversión individuales, explica la agencia.

Solucionar problemas de seguridad

Es cuestionable cómo interactúa el haz de microondas con la atmósfera y cómo se debilita en el proceso. Así lo demuestran otros estudios financiados por la ESA en el programa Solaris. También se están explorando más problemas de seguridad. Según diseños anteriores, cabría esperar una densidad de potencia de 250 vatios por metro cuadrado en el centro del haz. Esto sería una cuarta parte de lo que obtienes en términos de radiación solar al mediodía en el ecuador.

Cerca del borde del haz, caerá rápidamente y está muy por debajo del límite de microondas de la UE (50 vatios por metro cuadrado). Deben llevarse a cabo más investigaciones sobre los riesgos potenciales para la salud, pero también sobre los efectos sobre la flora y la fauna en las inmediaciones de las estaciones receptoras.

Además, hay relatos detallados sobre la economía y cuán masivo será el impacto climático en última instancia. A pesar de la pequeña huella de CO₂ de la energía solar, la ventaja desaparece cuando incluyes la fabricación de los dispositivos y llevarlos al espacio. En base a todos estos datos, la Agencia Espacial Europea quiere decidir en 2025 si continúa con el tema de la energía solar desde el espacio.

Otros países son más decididos. equipo japones Quiere probar la transmisión de energía desde el espacio para 2025. También se están realizando investigaciones en China. De acuerdo con el reporte Según Global Times, la granja solar se construirá en un área que pesa unas 10.000 toneladas y tiene una producción de alrededor de 1 gigavatio, aproximadamente el equivalente a una central eléctrica de carbón. No se ha anunciado cuándo sucederá eso.

En Gran Bretaña, 50 buenas organizaciones tecnológicas como Airbus y la Universidad de Cambridge se han unido para montar su propio demostrador espacial. Esto es compilado por bots y Podría ser tan pronto como 2035 También envía energía a la Tierra en el rango de gigavatios.