Caltech/Momento
La energía solar se ha convertido en la forma más económica de generar electricidad en la Tierra. Pero construirlo en la Tierra impone algunos límites significativos sobre la cantidad de energía que puede generar, con la oscuridad y las nubes que a menudo se interponen en el camino. Así que siempre ha habido algunas personas a las que les gustó la idea de colocar paneles solares donde pudieran producir electricidad las 24 horas del día: el espacio.
Si bien eso le daría una producción de energía cercana a las 24 horas del día, los 7 días de la semana, viene con una serie de inconvenientes muy obvios: altos costos de lanzamiento, incapacidad para reparar el hardware y el desafío de devolver la energía a donde se necesita. Ha sido difícil determinar cómo se desarrollan estas compensaciones en el mercado de la energía, en parte porque el mercado de la energía está cambiando muy rápidamente y en parte porque no sabemos realmente cómo sería el hardware solar basado en el espacio.
Sin embargo, gracias a algunos fondos de un donante privado, los investigadores del Instituto de Tecnología de California han estado trabajando silenciosamente en el desarrollo de la tecnología necesaria para que la energía solar basada en el espacio funcione. Y aparentemente están listos para someter algún hardware de prueba a los rigores del espacio, gracias al exitoso lanzamiento de Falcon 9 de esta mañana.
¿Qué necesitamos?
El diseño previsto del equipo de Caltech para una planta de energía basada en el espacio está conformado por una simple economía: el mayor costo será el viaje a la órbita, donde el peso es el factor clave. Por lo tanto, obtener la máxima potencia de un peso determinado es fundamental para su planificación. El diseño limita el peso en parte al minimizar la estructura de soporte para el hardware funcional, incluido el cableado. Lo hace haciendo que sus «paneles» sean autónomos, con su propio soporte estructural y transmisor de energía. Estos paneles individuales se ensamblarán como mosaicos para formar una superficie más grande, pero funcionarán de manera independiente.
Ese diseño dicta lo que el equipo de Caltech necesita probar: un transmisor de energía liviano, una membrana delgada que se puede implementar en el espacio y diferentes materiales fotovoltaicos que se pueden colocar en la membrana flexible. Y eso es exactamente lo que hay ahora en el espacio en su hardware de prueba.
El hardware incluye MAPLE (Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment), que es un conjunto de transmisores de microondas ligeros y flexibles que son capaces de sincronizar con la precisión necesaria para hacer que una gran colección de transmisores transmita a un solo receptor. MAPLE tiene dos receptores diferentes a bordo para que se pueda probar la capacidad de transmisión directa.
DOLCE es el experimento compuesto ultraligero desplegable en órbita, y se extenderá una vez en órbita para cubrir un área de superficie de aproximadamente cuatro metros cuadrados. Está destinado a probar el marco utilizado para extender y soportar la matriz solar en el espacio.
El hardware DOLCE en su forma compacta.
Caltech/Momento
Caltech no dice qué significa ALBA, pero será una colección de 22 materiales fotovoltaicos diferentes y se usará para determinar cuál de estos resiste bien el espacio.
Todo el hardware está conectado a un vehículo comercial de transferencia orbital, que se utiliza para transportar satélites más pequeños a su órbita prevista. Las pruebas de DOLCE, que consisten en gran medida en determinar si se desarrolla con éxito, deberían realizarse con relativa rapidez, con los resultados capturados por cámaras de video a bordo y transmitidos a la Tierra. Por el contrario, esperan que las pruebas de los materiales fotovoltaicos requieran unos seis meses en órbita para producir resultados claros.
Primeros pasos
No es difícil ver por qué esto lo hizo un equipo universitario en lugar de una empresa privada. El espacio es costoso y ni siquiera estamos seguros de qué tecnologías funcionarían para producir y transmitir energía desde la órbita. Esta sería una actividad de muy alto riesgo para una empresa privada, especialmente dado el ritmo al que ha ido cayendo el costo de la energía renovable basada en la Tierra. Según dónde estemos con las pruebas, es probable que pase una cantidad considerable de tiempo antes de que podamos implementar una planta solar operativa en el espacio.
Pero de alguna manera, ese momento puede ser apropiado. Las estimaciones actuales son que podemos llegar a porcentajes muy altos de energía renovable, en torno al 70 por ciento, sin demasiada dificultad. Sin embargo, descarbonizar la red eléctrica a partir de ese momento se vuelve progresivamente más difícil, ya que problemas como los cambios estacionales y los eventos climáticos raros que reducen drásticamente la producción de energía se vuelven cada vez más difíciles de manejar.
Muy pocos lugares en el planeta están cerca de ese punto del 70 por ciento, y muy pocos lugares se han comprometido a descarbonizar completamente su red eléctrica. Por lo tanto, es probable que no enfrentemos los difíciles desafíos durante décadas. Por lo tanto, existe la posibilidad de que la energía solar basada en el espacio se resuelva aproximadamente al mismo tiempo que tendremos que tomar los pasos más difíciles y costosos hacia la descarbonización.