Estaciones de energía solar en el espacio

por Amanda Jane Hughes y Stefania Soldini

Suena a ciencia ficción: gigantescas centrales solares que flotan en el espacio y que transmiten enormes cantidades de energía a la Tierra. Y durante mucho tiempo, el concepto desarrollado por primera vez por el científico ruso Konstantin Tsiolkovsky en la década de 1920, fue principalmente una inspiración para los escritores.

Sin embargo, un siglo después, los científicos están dando grandes pasos para convertir el concepto en realidad. La Agencia Espacial Europea se ha dado cuenta del potencial de estos esfuerzos y ahora está buscando financiar tales proyectos, prediciendo que el primer recurso industrial que obtendremos del espacio es “energía transmitida”.

Estaciones de energía solar en el espacio

El cambio climático es el mayor desafío de nuestro tiempo, por lo que hay mucho en juego. Desde el aumento de las temperaturas globales hasta los patrones climáticos cambiantes, los impactos del cambio climático ya se sienten en todo el mundo. Superar este desafío requerirá cambios radicales en la forma en que generamos y consumimos energía.

Las tecnologías de energía renovable se han desarrollado drásticamente en los últimos años, con mayor eficiencia y 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 solo 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 poder realizar el cambio a fuentes renovables.

Beneficios del espacio

Una posible forma de evitar esto sería generar energía solar en el espacio. Esto tiene muchas ventajas. Una estación de energía solar con base 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 sobre la atmósfera recibirán más luz solar y producirán más energía.

Pero uno de los desafíos clave a superar es cómo ensamblar, lanzar y desplegar estructuras tan grandes. Una sola estación de energía solar puede tener que tener un área de hasta 10 kilómetros cuadrados, lo que equivale a 1.400 campos de fútbol. El uso de materiales livianos también será fundamental, ya que el mayor gasto será el costo de lanzar la estación al espacio en un cohete.

Las concepciones artísticas de un satélite de energía solar, denominado concepto SPS de concentrador simétrico integrado.
Las concepciones artísticas de un satélite de energía solar, denominado concepto SPS de concentrador simétrico integrado. Crédito de imagen: NASA

Una solución propuesta es desarrollar un enjambre de miles de satélites más pequeños que se unirán y configurarán para formar un solo generador solar grande. En 2017, investigadores del Instituto de Tecnología de California describieron diseños para una central eléctrica modular, que consta de miles de paneles de células solares ultraligeras. También demostraron un prototipo de baldosa que pesaba solo 280 gramos por metro cuadrado, similar al peso de una tarjeta.

Recientemente, también se están analizando desarrollos en la fabricación, como la impresión 3D, para esta aplicación. En la Universidad de Liverpool, estamos explorando nuevas técnicas de fabricación para imprimir células solares ultraligeras en velas solares. Una vela solar es una membrana plegable, liviana y altamente reflectante capaz de aprovechar el efecto de la presión de la radiación del sol para impulsar una nave espacial hacia adelante sin combustible. Estamos explorando cómo incrustar células solares en estructuras de velas solares para crear grandes estaciones de energía solar sin combustible.

Estos métodos nos permitirían construir las centrales eléctricas en el espacio. De hecho, algún día podría ser posible fabricar y desplegar unidades en el espacio desde la Estación Espacial Internacional o la futura estación de entrada lunar que orbitará la luna. De hecho, estos dispositivos podrían ayudar a proporcionar energía a la luna.

Las posibilidades no terminan ahí. Si bien actualmente dependemos de los materiales de la Tierra para construir centrales eléctricas, los científicos también están considerando usar recursos del espacio para la fabricación, como los materiales que se encuentran en la Luna.

Otro gran desafío será lograr que la energía se transmita de regreso a la Tierra. El plan es convertir la electricidad de las células solares en ondas de energía y utilizar campos electromagnéticos para transferirlas a una antena en la superficie de la Tierra. La antena luego convertiría las ondas nuevamente en electricidad. Los investigadores dirigidos por la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón ya han desarrollado diseños y han demostrado un sistema orbitador que debería poder hacer esto .

Aún queda mucho por hacer en este campo, pero el objetivo es que las centrales solares en el espacio se conviertan en una realidad en las próximas décadas. Investigadores en China han diseñado un sistema llamado Omega, que pretenden tener operativo para 2050. Este sistema debería ser capaz de suministrar dos gigavatios de energía a la red de la Tierra con un rendimiento máximo, que es una cantidad enorme. Para producir tanta energía con paneles solares en la Tierra, necesitaría más de seis millones de ellos.

Los satélites de energía solar más pequeños, como los diseñados para impulsar 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. Nuestra esperanza es que algún día puedan ser una herramienta vital en nuestra lucha contra el cambio climático.

Lea el artículo original.

Crédito de imagen: NASA

Fuente: https://singularityhub.com/2020/11/27/solar-power-stations-in-space-could-be-the-answer-to-our-energy-needs/

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