En la misma órbita geoestacionaria que ocupan los satélites, a unos 36.000 kilómetros de altura, es donde la Agencia Aeroespacial Japonesa (JAXA) planea ubicar una gran estación solar. La instalación, de una capacidad de generación de un gigavatio (GW), captará la radiación solar con cuatro kilómetros cuadrados de paneles fotovoltaicos de una capacidad entre cinco y 10 veces superior a la de los dispositivos similares utilizados en la Tierra.
La electricidad generada se transformará posteriormente en flujos energéticos transmitidos por haces o microondas hasta nuestro planeta, donde serán captados por una antena parabólica gigante que los volverá a convertir en electricidad.
Absorber energía solar desde el espacio generaría electricidad de manera continua
Se trata de un ambicioso proyecto que aún debe superar algunas barreras tecnológicas y económicas, pero que según las previsiones de los investigadores estará listo para entrar en funcionamiento en 2030.
“Puede sonar a ciencia ficción”, apunta el director del Instituto de Energía y Economía de Japón, Kensuke Kankiyo, “pero la generación de energía en el espacio puede convertirse en una importante fuente energética alternativa a medida que el siglo avance y nos vayamos quedando sin combustibles fósiles”.
De ser así, en menos de dos décadas, las centrales espaciales de energía solar podrían permitir la generación de electricidad de manera continua, durante las 24 horas del día, y rendir con una productividad similar a la de una planta nuclear actual.
La idea de absorber la radiación solar desde el espacio no es nueva. En 1968, el ingeniero norteamericano Peter Glaser ya se mostraba convencido de que, tarde o temprano, los avances en los materiales fotovoltaicos y un mayor acceso al espacio harían posible la construcción, el lanzamiento y el control de satélites solares.
En 1970, la Agencia Espacial de Estados Unidos (NASA) y el Departamento de Energía de aquel país llevaron a cabo diversos estudios sobre energía solar espacial y desarrollaron varios tipos de satélites solares, aunque ninguno de ellos llegó a ponerse en órbita por falta de presupuesto e insuficiente viabilidad técnica.
Energía ilimitada
Según Susumu Sakasi, profesor emérito de la agencia aeroespacial nipona, un satélite comercial capaz de producir un gigavatio de energía conformaría una estructura gigantesca, pesaría más de 10.000 toneladas métricas y mediría muchísimos kilómetros.
Para poder operar con él, habría que dominar seis disciplinas: la transmisión inalámbrica de energía, el transporte espacial, la construcción de grandes estructuras en órbita, la orientación del satélite y el control de su órbita, la generación de energía y su gestión. De esos seis desafíos, la transmisión de energía inalámbrica es el que se encuentra menos desarrollado. Y ahí es donde la JAXA ha centrado su investigación.
Desde 1998, más de 130 ingenieros y científicos nipones trabajan en el desarrollo de diferentes modelos de satélites solares. En el más básico, la eficiencia de las células fotovoltaicas disminuiría a medida que nuestro planeta se apartara del Sol. El más avanzado, más difícil de construir pero capaz de generar electricidad de forma ininterrumpida, contaría con dos espejos que reflejarían la luz solar sobre dos planchas fotovoltaicas.
En ambos casos, los paneles fotovoltaicos generarían corriente continua, que se transformaría en microondas a bordo del satélite. Los muchos paneles de la antena de transmisión del satélite recibirían una señal piloto desde la Tierra que permitiría que cada panel enviara por separado su haz de microondas a la estación receptora. Una vez allí, antenas rectificadoras transformarían estas ondas en corriente continua, y más tarde, un convertidor las pasaría a corriente alterna, que podría ser vertida a la red.
Se ha previsto una prueba piloto con una estación de 100 megavatios para el 2020
Aunque el desafío científico e industrial de lanzar la primera estación solar al espacio está liderado por la JAXA, en él participa también el Instituto de Investigación de Dispositivos Espaciales Inhabitados de Japón, que reagrupa a 17 sociedades, entre ellas las compañías de electrónica Mitsubishi Electric, NEC, Fujitsu y Sharp.
Para que el proyecto sea una realidad en 2030, antes habrá que superar varias etapas. En 2018 se pondrá en órbita un satélite de demostración cuya misión será experimentar con la transmisión por microondas. Posteriormente, se comprobará la posibilidad de ensamblar en el espacio los elementos para construir una estructura fotovoltaica flexible con una potencia de 10 megavatios. El elevado coste de transportar los paneles a 36.000 kilómetros de la Tierra es otro problema a resolver.Para 2020 está previsto un ensayo general con una central de 100 megavatios, al que seguirá la puesta en órbita geoestacionaria de un prototipo con una potencia de 250 megavatios que servirá para probar el conjunto del dispositivo y estudiar su viabilidad financiera.
Los investigadores se fijan como objetivo desarrollar un sistema definitivo de 1.000 megavatios, que permitiría llegar a un coste de ocho yenes (0,06 euros) por kilovatio hora, el mismo coste que tendrá la producción solar en Tierra en 2030, y aproximadamente seis veces menos que en la actualidad.
“Como se trata de una forma de energía limpia e inacabable, pensamos que este sistema puede contribuir a resolver los problemas de insuficiencia energética y de calentamiento de la Tierra debido a los gases de efecto invernadero”, explican los investigadores de Mitsubishi Heavy Industries (MHI), grupo diversificado especialista en técnicas aeroespaciales.
“A lo largo de la historia, la introducción de cada nueva fuente de energía, desde el fuego hasta la energía nuclear, pasando por el carbón, el petróleo y el gas, ha supuesto una revolución en nuestra forma de vida. Si la humanidad adopta la energía solar espacial, un anillo de satélites nos proveerán de energía ilimitada poniendo fin a los grandes conflictos causados por el control de los recursos energéticos”, concluye optimista Susumu Sakasi.
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