Sembra fantascienza: gigantesche centrali solari fluttuanti nello spazio che irradiano enormi quantità di energia sulla Terra.
Soddisfare il nostro fabbisogno energetico con centrali solari nello spazio. Per molto tempo questa idea, concepita per la prima volta dallo scienziato russo Konstantin Tsiolkovsky negli anni '20, è stata di ispirazione per gli scrittori.
Un secolo dopo, tuttavia, gli scienziati stanno facendo enormi passi avanti nel trasformare questa idea in realtà. L'Agenzia spaziale europea ESA ha realizzato il potenziale di questi sforzi e ora sta cercando di finanziare questi progetti. Prevede che la prima risorsa industriale che otterremo dallo spazio sarà proprio l'energia "irradiata". Avremo centrali solari nello spazio?
La posta in gioco è molto alta
Il cambiamento climatico è la sfida più grande del nostro tempo. Dall'aumento delle temperature globali al cambiamento dei modelli meteorologici, gli impatti del cambiamento climatico si fanno già sentire in tutto il mondo. Il superamento di questa sfida richiederà cambiamenti radicali nel modo in cui generiamo e consumiamo energia.
Le tecnologie per le energie rinnovabili si sono sviluppate drasticamente negli ultimi anni, con una maggiore efficienza e costi inferiori. Uno dei principali ostacoli al loro assorbimento, però, è il fatto che non consentono una fornitura costante di energia. I parchi eolici e solari producono energia solo quando soffia il vento o splende il sole, ma abbiamo bisogno di elettricità 24 ore su 24, ogni giorno. In definitiva, serve un modo per immagazzinare energia su larga scala in centrali eoliche o centrali solari. È questo il passaggio necessario prima di poter passare alle fonti rinnovabili che soddisfino il nostro fabbisogno energetico.
Centrali solari: benefici dello spazio
Un modo possibile per aggirare questo sarebbe generare energia solare da centrali solari nello spazio.
Ci sono molti vantaggi in questa soluzione: una centrale solare spaziale potrebbe orbitare per raccogliere energia dal sole 24 ore al giorno. L'atmosfera terrestre assorbe e riflette anche parte della luce solare, pertanto le celle solari sopra l'atmosfera riceveranno più luce solare e produrranno più energia.
Come costruirle?
Una delle sfide chiave da superare è come assemblare, lanciare e distribuire strutture così grandi. Una singola centrale solare potrebbe avere una superficie pari a 10 chilometri quadrati, equivalenti a 1.400 campi da calcio. L'uso di materiali leggeri sarà fondamentale, dato che la spesa maggiore sarebbe il costo del lancio delle centrali solari nello spazio.
Una soluzione proposta è quella di sviluppare uno sciame di migliaia di piccoli satelliti che si uniscano e si configurino per formare un unico grande generatore solare. Nel 2017, i ricercatori del California Institute of Technology hanno delineato i progetti per una centrale solare elettrica modulare, composta da migliaia di celle solari ultraleggere.
Hanno anche mostrato un prototipo di tegola che pesa solo 280 grammi per metro quadrato, un peso paragonabile a quello della carta.
Centrali solari nello spazio: sviluppi recenti
Le recenti ricerche sulle centrali solari prendono in considerazione meccanismi di produzione come la stampa 3D.
All'Università di Liverpool si esplorano nuove tecniche di produzione per stampare celle solari ultraleggere sulle vele solari. Una vela solare è una membrana pieghevole, leggera e altamente riflettente in grado di sfruttare l'effetto della pressione della radiazione solare per spingere in avanti un veicolo spaziale senza carburante. Si studia, in particolare, come incorporare celle solari su strutture solari a vela per creare grandi centrali solari prive di carburante.
Questi metodi ci consentirebbero di costruire le centrali solari elettriche nello spazio. Fabbricare e dispiegare unità di questo tipo dalla Stazione Spaziale Internazionale o dalla futura stazione orbitante attorno alla luna potrebbe aiutarci a fornire energia anche al nostro satellite.
Le possibilità non finiscono qui
A proposito di Luna: attualmente dipendiamo dai materiali terrestri per costruire centrali solari elettriche, ma gli scienziati valutano l'impiego di risorse dallo spazio. Come la regolite, della quale ho parlato in questo mio post per il blog di Beppe Grillo.
Un'altra grande sfida sarà inviare energia sulla Terra. Il piano è convertire l'elettricità dalle celle solari in onde di energia e utilizzare i campi elettromagnetici per trasferirle a un'antenna sulla superficie terrestre. L'antenna riconvertirà quindi le onde in elettricità.
I ricercatori guidati dalla Japan Aerospace Exploration Agency hanno già sviluppato progetti e dimostrato un sistema orbitante che dovrebbe essere in grado di farlo.
C'è ancora molto lavoro da fare in questo campo, ma l'obiettivo è di rendere le centrali solari nello spazio una realtà nei prossimi decenni.
Esattamente quando?
I ricercatori in Cina hanno progettato un sistema chiamato Omega, che mirano a rendere operativo entro il 2050.
Questo sistema di centrali solari dovrebbe essere in grado di soddisfare il nostro fabbisogno energetico. Quella del progetto cinese potrà fornire due gigawatt di potenza alla rete terrestre al massimo delle prestazioni, una quantità enorme.
Per produrre tanta energia con i pannelli solari sulla Terra, servirebbero più di sei milioni di unità.
Satelliti-generatore di energia solare più piccoli, come quelli progettati per alimentare i rover lunari, potrebbero essere operativi anche prima del 2050.
In sintesi: in tutto il mondo, la comunità scientifica sta dedicando tempo e sforzi allo sviluppo di centrali solari nello spazio.
