L'Europa sta facendo sul serio per trasformare l'energia solare nello spazio in realtà

Proposte per la trasmissione dell'energia solare giù dallo spazio esistono dagli anni ’1970, ma l’idea è stata a lungo vista come poco più che fantascienza. Ora, però, l’Europa sembra fare sul serio per trasformarlo in realtà.

Energia solare basata sullo spazio (SBSP) prevede la costruzione di enormi schiere di pannelli solari in orbita per raccogliere la luce solare e quindi irradiare l'energia raccolta sulla Terra tramite microonde o laser ad alta potenza. Questo approccio presenta numerosi vantaggi rispetto all’energia solare terrestre, tra cui l’assenza di notte e condizioni meteorologiche avverse e la mancanza di un’atmosfera per attenuare la luce proveniente dal sole. sa.

Ma la sfida ingegneristica implicata nella costruzione di strutture così grandi nello spazio, e la complessità delle tecnologie coinvolte, hanno fatto sì che l’idea rimanesse finora sul tavolo da disegno. Il direttore generale dell'Agenzia spaziale europea, Josef Aschbacher, vuole cambiare la situazione.

Sostenitore di lunga data della tecnologia, Aschbacher ha recentemente annunciato i piani per una nuova tecnologia ricerca e sviluppo Programma chiamataed Solaris, che getterà le basi per un ruolo su vasta scalalfuori dalla tecnologia alla fine di questo secolo. La proposta sarà sottoposta al Consiglio dell'ESA, che prenderà le decisioni sui finanziamenti per l'agenzia, in una riunione di novembre.

"Basato sullo spazio solar pLa potenza rappresenterebbe un passo importante verso la neutralità del carbonio e l’indipendenza energetica per l’Europa”, ha twittato. “Abbiamo già gli elementi costitutivi principali, ma vorrei essere chiaro: affinché il progetto abbia successo, sono ancora necessari molto sviluppo tecnologico e finanziamenti”.

La mossa segue il pubblicazione di due relazioni incaricato dall'agenzia di valutare la fattibilità dell'SBSP dalla società di consulenza britannica Frazer-Nash e dalla tedesca Roland Berger. Entrambi hanno concluso che la tecnologia potrebbe competere con altre forme di elettricità in termini di prezzo entro la metà di questo secolo, ma alcuni numeri aprono gli occhi.

Il rapporto Frazer-Nash stima che il ricerca e sviluppo l’investimento necessario per realizzare semplicemente un prototipo di satellite SBSP potrebbe ammontare a 15.8 miliardi di euro (15.8 miliardi di dollari). La costruzione del primo satellite operativo potrebbe costare circa 9.8 miliardi di euro e il suo funzionamento costerebbe altri 3.5 miliardi di euro nel corso della sua vita utile. Più satelliti verranno costruiti, più economici diventeranno, così prevede il rapporto che entro il decimo satellitare, i costi di capitale saranno scesi a 7.6 miliardi di euro e i costi operativi a 1.3 miliardi di euro.

Ma dato che probabilmente occorreranno dozzine di questi satelliti per fornire una quantità ragionevole di energia, tali costi aumenteranno rapidamente. Secondo il rapporto, lo sviluppo e il funzionamento di una serie di 54 satelliti SBSP “della classe gigawatt” costerebbero 418 miliardi di euro, che sarebbero compensati da 601 miliardi di euro di benefici derivanti dal risparmio sulla produzione di energia terrestre e sulle emissioni di CO2.s riduzioni.

E sembra che queste cifre siano soggette ad alcuni avvertimenti piuttosto pesanti. Il Roland Berger rapporto hanno raggiunto stime di costo simili per ciascun satellite SBSP tenendo conto di “progressi sostanziali nelle tecnologie chiave e negli approcci di produzione”. Ma quando hanno calcolato i costi partendo dal presupposto che si vedessero progressi minimi, il prezzo da 8.1 miliardi di euro è balzato a 33.4 miliardi di euro.

Ci sono molte aree in cui è necessario fare progressi. Tanto per cominciare, questi satelliti sarebbero ordini di grandezza più grandi di qualsiasi cosa abbiamo mai costruito nello spazio prima; il rapporto Roland Berger stima che avrebbero una superficie totale di circa 15 chilometri quadrati (5.8 miglia quadrate) rispetto agli 8,000 metri quadrati (86,000 f).eet) della Stazione Spaziale Internazionale.

È probabile che ogni satellite pesi 10 volte in più rispetto alla ISS da 450 tonnellate, quindi solo per mettere in orbita le materie prime sarà necessario un aumento di quasi 200 volte dell’attuale capacità di lancio. Una volta lì, queste strutture dovranno essere assemblate da robot autonomi (al contrario di robot telecomandati), il che richiederà enormi miglioramenti sia nella manipolazione robotica che nell’intelligenza artificiale.

Cablare fisicamente questi sistemi insieme wOuld aggiungere troppo peso al lancio, secondo il rapporto Roland Berger, quindi i circa due milioni di componenti che compongono le strutture wOuld devono essere controllati e monitorati in modalità wireless. Ciò rappresenterebbe una rete di sensori-attuatori molto più complessa di qualsiasi cosa abbiamo costruito fino ad oggi.

Forse la sfida più grande, però, sarà aumentare l’efficienza del trasmissione di potenza senza fili sistema. Il rapporto Roland Berger rileva che la ricerca navale degli Stati Uniti Il laboratorio è riuscito a trasmettere kilowatt di potenza su distanze di circa un miglio, ma trasmettere gigawatt per migliaia di chilometri attraverso lo spazio ad alta efficienza richiederà scoperte fondamentali.

Se l' Progetto Solaris Ottiene il via libera, si concentrerà sul progresso dello stato dell’arte nel campo delle celle solari ad alta efficienza, della trasmissione di energia wireless e dell’assemblaggio robotico in orbita. Il programma è progettato per durare fino al 2025, momento in cui si spera che abbia fornito informazioni sufficienti affinché l'ESA possa decidere se vuole perseguire il pieno sviluppo.

Ma data la portata della sfida, alcuni credono che l’SBSP sia un progetto campagnolo con poche possibilità di diventare realtà. COME Ars Technica osserva, Elon Musk ha notoriamente ridicolizzato l'idea, e un'analisi del fisico Casey Handmer ha dimostrato che perdite di trasmissione, perdite termiche, logisticheal i costi e la penalità che deriva dal dover costruire la propria tecnologia per sopravvivere ai rigori dello spazio significano che SBSP richiederà migliaia di voltes più costosa dell’energia solare terrestre.

Ma l’ESA non è l’unica prima perseguendo questa idea. Giappone ha indagato seriamente sull’SBSP almeno dal 2014 e più recentemente il Regno Unito ed Cina sono saliti sul carro dei vincitori.

Se qualcuno di questi governi have lo stomaco per impegnare il tipo di risorse necessarie per rendere l’SBSP una realtà resta da vedere, ma sembra che lo slancio stia crescendo.

Credito immagine: ESA/Andreas Treuer