La energía solar ha sido una parte clave del repertorio de energía limpia de la humanidad. Hemos esparcido masas de paneles solares sobre campos solares, y muchas personas alimentan sus hogares decorando sus techos con rectángulos.

Pero hay una advertencia sobre esta maravillosa potencia. Los paneles solares no pueden recolectar energía por la noche. Para funcionar con su máxima eficiencia, necesitan tanta luz solar como sea posible. Entonces, para maximizar el rendimiento de estos colectores solares, los investigadores planean enviarlos a un lugar donde el sol nunca se pone: el espacio exterior.

Teóricamente, si se pusieran en órbita un montón de paneles solares, absorberían el sol incluso en los días más brumosos y las noches más oscuras, almacenando una enorme cantidad de energía. Si esta energía se transmitiera de forma inalámbrica a la Tierra, nuestro planeta podría respirar energía limpia y renovable las 24 horas del día, los 7 días de la semana.

Quien seria significativamente Reducir nuestra huella de carbono.

En medio de una crisis climática que empeora, el éxito de la energía solar espacial podría ser más importante que nunca. El estado del clima está en el centro de atención en este momento mientras los líderes mundiales se reúnen en Glasgow, Escocia para la cumbre COP26, que ha sido convocada la «mejor última oportunidad del mundo» para controlar la crisis.

CNET Science destaca algunas estrategias futuristas diseñadas para ayudar a los países a reducir las emisiones de carbono provocadas por el hombre. Las tecnologías de próxima generación como la energía solar basada en el espacio no pueden resolver nuestros problemas climáticos, todavía necesitamos descarbonizar rápidamente nuestros sistemas de energía, pero la innovación verde podría ayudar a cumplir con los objetivos del Acuerdo de París de limitar el calentamiento global muy por debajo de los 2 grados Celsius (3,6 grados Fahrenheit). a finales de siglo.

Un suministro ilimitado de energía renovable del sol podría ayudarnos a lograrlo.

De la ciencia ficción a la realidad

Durante décadas, la energía solar espacial ha estado presente en la mente de los entusiastas de la ciencia ficción y los científicos.

A principios de 1900, Matemático-científico ruso Konstantin Tsiolkovsky Producía regularmente una avalancha de diseños futuristas que imaginaban la tecnología humana más allá de la Tierra. Es responsable de evocar cosas como ascensores espaciales, cohetes orientables y, lo adivinaste, energía solar espacial.

Desde que Bell Labs inventó el primer «panel solar» de hormigón en la década de 1950, científicos internacionales trabajaron para hacer realidad la fantasía de ciencia ficción de Tsiolkovsky. Ellos entienden Investigadores japoneses, los ejército de estados unidos y un equipo del Instituto de Tecnología de California punta de lanza del proyecto Space Solar Power.

La energía solar espacial «se estudió extensamente a finales de los años sesenta y setenta, algo así como en el apogeo del programa Apolo», dijo Michael Kelzenberg, investigador principal del proyecto.

Desafortunadamente, debido al peso y al volumen de los materiales, la tecnología en ese momento no estaba lo suficientemente avanzada para lograr la hazaña de una manera rentable. Habría sido excepcionalmente difícil enviar paneles solares convencionales al espacio a través de un cohete sin romper el banco.

«La característica única y definitoria del enfoque de Caltech es su enfoque en reducir la masa de componentes de 10 a 100 veces», dijo Harry Atwater, investigador principal del proyecto. «Esto es esencial para reducir los costos de fabricación y lanzamiento con el fin de hacer que la energía solar espacial sea económica».

Un cielo lleno de paneles solares.

En lugar de utilizar un cohete para transportar paneles solares tradicionales al espacio, el equipo de Caltech aboga por un nuevo tipo de panel que sea más ligero, más compacto y plegable. Sugieren poner en órbita una gran cantidad de estos paneles solares aéreos en forma de mini baldosas.

Cada teja individual tiene todo lo que necesita, como energía fotovoltaica, para recolectar energía solar. Cuando se conectan en el espacio, los pequeños cuadrados forman esencialmente una mina gigante de energía renovable que flota alrededor de la Tierra.

Si bien el equipo analizó una variedad de compuestos para crear la estructura ultraligera ideal, algunos son en realidad menos eficientes que los paneles solares terrestres. Pero Kelzenberg señala que en el espacio, la «eficiencia» adquiere un nuevo significado.

«El aumento en la eficiencia realmente proviene del hecho de que al colocarlos en el espacio, reciben mucha luz solar intensa porque la luz solar no tiene que atravesar la atmósfera», dijo. «También reciben luz solar, básicamente las 24 horas del día».

Cuando el sol brillaba sobre estos paneles, absorbían corriente continua o haces de energía de corriente continua. En el mecanismo del equipo, esta energía se traduciría en radiofrecuencias. El siguiente paso sería devolver este poder a la Tierra.

Esto sucedería, según el equipo, por radiación de microondas. La energía de radiofrecuencia se proyectaría hacia nuestro planeta en áreas que recuerdan los campos solares del desierto. Pero en lugar de lo que suelen ser los paneles solares, estas regiones contendrían receptores con antenas que recogen la energía recolectada.

Es básicamente transferencia de energía inalámbrica, algo Nikola Tesla aludió a finales del siglo XIX.

El uso de dicha radiación, dice Kelzenberg, permite que el sistema funcione con lluvia y niebla, de noche y durante tormentas eléctricas leves, y es probable que solo se vea afectado por las condiciones climáticas más severas. Sin embargo, una pregunta que a menudo se plantea sobre los patrones de radiación inalámbrica es si tendrían un impacto negativo en la vegetación o en las características del terreno.

Atwater dice que eso no es un problema.

«La densidad de potencia recibida en la Tierra sería equivalente a la densidad de potencia de la luz solar en un día soleado», explicó. «Y los sistemas de energía solar espacial pueden diseñarse para ser intrínsecamente seguros en este sentido».

Como medida de seguridad adicional, dice Kelzenberg, se pueden tomar medidas familiares, como acordonar el área de recepción. Las torres de telefonía celular, que utilizan una forma similar de comunicación por ondas de radio, hacen lo mismo.

Después de que los receptores terrestres recuperaran la energía en forma de radiofrecuencias, trabajarían con una estación terrestre para convertirla nuevamente en energía de CC, que luego se transformaría en corriente alterna, o corriente alterna, alimentada a la red eléctrica. cuadrícula, dijo Atwater.

Es un proceso complejo, pero ese último elemento, la corriente alterna, es la electricidad tradicional y corriente que fluye a través de los tomacorrientes de su hogar para cargar su iPhone y darle vida a su computadora portátil. Listo.

Teletransportar la Tierra, Scotty

«Nuestro primer vuelo espacial para demostrar la tecnología de componentes espaciales de energía solar está programado para fines de 2022, en una nave espacial comercial», dijo Atwater.

Si bien el equipo no lanzará el negocio real, llevará a cabo un experimento que demuestra la viabilidad de tecnologías de menor escala. Será una fortuna y una forma de invención más sencilla. Incluso enviarán una serie de células solares que nunca antes habían visto el vacío del espacio.

Pero un día, si la energía solar espacial se convierte en realidad, podría cambiar el mundo.

Esto no solo ayudaría a alimentar áreas remotas y equilibrar la red eléctrica para evitar apagones, sino que también podría enviar energía a las operaciones mineras en otros planetas.

“La energía solar espacial se puede desplegar en áreas remotas de la Tierra donde no existe una red eléctrica; también podría usarse para generar energía base en la Luna o en Marte a través de un esquema similar de producción de energía orbital y radiación a la superficie ”, explicó Atwater.

Más importante aún, la energía que los humanos podrían generar a través de la energía solar las 24 horas del día, los 7 días de la semana, sería suficiente para satisfacer las crecientes demandas de nuestro planeta e incluso reemplazar la energía nuclear o de carbón. «Esto representa una fuente ‘básica’ de energía que siempre está disponible, a diferencia de los paneles solares en la Tierra», dijo Atwater.

Kelzenberg agregó: «Por eso creemos que esto puede desempeñar un papel importante en el avance hacia una red eléctrica totalmente neutra en carbono en el futuro».

Por supuesto, queda un largo camino por recorrer. Incluso si el experimento del equipo en 2022 tiene éxito, existen costos de fabricación a considerar, así como preguntas legales sobre la ocupación del espacio orbital (puede haber restricciones gubernamentales). Las preguntas sobre la viabilidad de reemplazar las redes eléctricas conocidas con plantas de energía solar espacial también permanecerán.

Pero al final de este camino, podemos encontrar algo dorado.

“Creo que ciertamente podemos estar de acuerdo en que obtener un panel solar barato y colocarlo en el suelo costará mucho menos que lanzar uno al espacio”, dijo Kelzenberg. «Pero la verdadera virtud de la energía solar espacial es su capacidad para proporcionar energía solar día y noche».