A Europa está levando a sério a possibilidade de tornar a energia solar baseada no espaço uma realidade

Propostas para irradiar energia solar para baixo do espaço existem desde a década de 1970, mas a ideia há muito é vista como pouco mais do que ficção científica. Agora, porém, a Europa parece estar levando a sério a questão de torná-la realidade.

Energia solar baseada no espaço (SBSP) envolve a construção de enormes conjuntos de painéis solares em órbita para coletar a luz solar e, em seguida, enviar a energia coletada de volta à Terra por meio de microondas ou lasers de alta potência. A abordagem tem várias vantagens sobre a energia solar terrestre, incluindo a ausência de noite e condições climáticas adversas e a falta de uma atmosfera para atenuar a luz do sum.

Mas o desafio de engenharia envolvido na construção de estruturas tão grandes no espaço e as complexidades das tecnologias envolvidas fizeram com que a ideia permanecesse na prancheta até agora. O diretor-geral da Agência Espacial Européia, Josef Aschbacher, quer mudar isso.

Defensor de longa data da tecnologia, Aschbacher anunciou recentemente planos para um novo pesquisa e desenvolvimento programa chamadaed Solaris, que lançará as bases para um papel em grande escalalfora da tecnologia no final deste século. A proposta será apresentada ao Conselho da ESA, que toma as decisões de financiamento para a agência, em uma reunião em novembro.

"Baseado no espaço sOlar pseria um passo importante para a neutralidade de carbono e a independência energética para a Europa”, ele twittou. “Já temos os principais blocos de construção, mas deixe-me ser claro: para que o projeto tenha sucesso, ainda é necessário muito desenvolvimento de tecnologia e financiamento.”

O movimento segue o lançamento de dois relatórios encomendado pela agência para avaliar a viabilidade do SBSP pela consultoria Frazer-Nash, com sede no Reino Unido, e Roland Berger, com sede na Alemanha. Ambos concluíram que a tecnologia poderia competir com outras formas de eletricidade em preço até meados deste século, mas alguns dos números são surpreendentes.

O relatório Frazer-Nash estimou que o pesquisa e desenvolvimento o investimento necessário para simplesmente chegar a um protótipo de satélite SBSP poderia ascender a 15.8 mil milhões de euros (15.8 mil milhões de dólares). A construção do primeiro satélite operacional poderia custar cerca de 9.8 mil milhões de euros e custaria outros 3.5 mil milhões de euros para funcionar durante a sua vida útil. Quanto mais satélites são construídos, mais baratos eles ficam, prevê o relatório que pelo décimo satélite, os custos de capital terão caído para € 7.6 bilhões e os custos operacionais para € 1.3 bilhão.

Mas, como é provável que sejam necessários dezenas desses satélites para fornecer uma quantidade razoável de energia, esses custos aumentarão rapidamente. Uma matriz de 54 satélites SBSP “classe gigawatt” custaria € 418 bilhões para desenvolver e operar, de acordo com o relatório, que seria compensado por € 601 bilhões em benefícios de economia na produção de energia terrestre e emissão de CO2s reduções.

E parece que esses números estão sujeitos a algumas ressalvas bastante pesadas. O Roland Berger Denunciar alcançou estimativas de custo semelhantes para cada satélite SBSP ao considerar “avanços substanciais em tecnologias-chave e abordagens de fabricação”. Mas quando calcularam os custos com base na suposição de que vemos avanços mínimos, o preço de € 8.1 bilhões saltou para € 33.4 bilhões.

Há muitas áreas onde os avanços precisam ser feitos. Para começar, esses satélites seriam ordens de magnitude maiores do que qualquer coisa que já construímos no espaço antes; o relatório Roland Berger estima que eles teriam uma área total de cerca de 15 quilômetros quadrados (5.8 milhas quadradas) em comparação com os 8,000 metros quadrados (86,000 feet) da Estação Espacial Internacional.

Cada satélite provavelmente pesará 10 vezes mais do que a ISS de 450 toneladas, então apenas colocar as matérias-primas em órbita exigirá um aumento de quase 200 vezes na capacidade de lançamento atual. Uma vez lá, essas estruturas precisarão ser montadas por robôs autônomos (em oposição a robôs controlados remotamente), o que exigirá uma melhoria massiva tanto na manipulação robótica quanto na IA.

Ligando fisicamente esses sistemas juntos would adicionar muito peso de lançamento, de acordo com o relatório Roland Berger, então os cerca de dois milhões de componentes que compõem as estruturas would precisam ser controlados e monitorados sem fio. Isso representaria uma rede sensor-atuador muito mais complexa do que qualquer coisa que construímos até hoje.

Talvez o maior desafio, porém, seja aumentar a eficiência do transmissão de energia sem fio sistema. O relatório Roland Berger observa que o Centro de Pesquisa Naval dos Estados Unidos O laboratório conseguiu transmitir quilowatts de energia em distâncias de cerca de uma milha, mas a transmissão de gigawatts ao longo de milhares de quilômetros através do espaço com alta eficiência exigirá avanços fundamentais.

Se o Projeto Solaris receber o aval, ele se concentrará no avanço do estado da arte em células solares de alta eficiência, transmissão de energia sem fio e montagem robótica em órbita. O programa foi concebido para durar até 2025, altura em que se espera que tenha fornecido informações suficientes para a ESA decidir se quer prosseguir o desenvolvimento completo.

Mas, dada a escala do desafio, alguns acreditam que o SBSP é um esquema com poucas chances de se tornar realidade. Como Ars Technica observa, Elon Musk ridicularizou a ideia, e uma análise do físico Casey Handmer mostrou que as perdas de transmissão, perdas térmicas, logísticaal custos e a penalidade de ter que construir sua tecnologia para sobreviver aos rigores do espaço significam que o SBSP será milhares de vezess mais caro que a energia solar terrestre.

Mas a ESA não é a única um perseguindo essa ideia. Japão vem investigando seriamente o SBSP desde pelo menos 2014, e mais recentemente o Reino Unido e China pularam na onda.

Se algum desses governosve estômago para comprometer os recursos necessários para tornar o SBSP uma realidade continua a ser visto, mas a parece que o impulso está crescendo.

Crédito da imagem: ESA/Andreas Treuer