La demanda de energía aumenta temprano en la mañana y tarde en la noche, cuando los paneles solares no pueden ayudar. Pero los investigadores en Escocia dicen que los costos de los lanzamientos orbitales se están volviendo tan baratos que los reflectores gigantes espaciales pronto podrían ser una forma viable de alimentar estos intervalos de tiempo.
Posiblemente podrías ver esto como una forma diferente de hacerlo. espacio solar – pero en lugar de colocar conjuntos fotovoltaicos gigantes en el cielo e intentar transmitir energía a la Tierra, simplemente se cuelgan grandes estructuras de espejos en órbita y se utilizan para enviar más energía solar a la superficie para su recolección mediante instalaciones terrestres.
Estos reflectores orbitales son una idea muy antigua; de hecho, Hermann Oberth propuso algo muy similar en su libro de 1929. Formas de realizar vuelos espacialesque vio como una forma potencial de iluminar las ciudades, proteger los cultivos de las heladas nocturnas y tal vez incluso mantener áreas enteras del extremo norte libres de hielo, haciéndolas más habitables durante sus agotadores y oscuros inviernos.
Eso sí, también advirtió que tales dispositivos podrían usarse para concentrar la energía solar en áreas más pequeñas con fines militares: «con ellos se pueden hacer explotar fábricas de municiones, producirse tornados y tormentas, destruir tropas en marcha y sus reservas, quemar ciudades enteras y, en general, el mayor de los daños causados.» ¡Pero dejaremos eso de lado por el momento!
Es más, los científicos rusos demostraron que el concepto era posible en 1993, cuando sus 20 m (66 pies) Espejo espacial Znamya-2 Reflejó un tenue destello de luz hacia la Tierra que era visible en el cielo nocturno desde partes de Europa.
Un equipo de la Universidad de Glasgow cree que ahora es el momento adecuado para darle una oportunidad seria a los reflectores solares, ya que SpaceX y otras compañías privadas prometen que pronto reducirán el costo por kilogramo de los lanzamientos orbitales lo suficientemente bajo como para que estos reflectores puedan ser comercialmente viables.
Aquí está una idea aproximada de lo que los investigadores llaman el proyecto solspace: enviaría varios satélites reflectores a una órbita alta sincrónica con el sol diseñada para seguir aproximadamente la misma trayectoria terrestre todos los días. Se elegiría este camino para que los reflectores fueran visibles desde la mayor cantidad posible de grandes parques solares terrestres.
Cada satélite desplegaría un reflector hexagonal hecho de Kapton aluminizado, con cada lado midiendo 250 m (820 pies) para un área total de 162.380 metros cuadrados (1,75 millones de pies cuadrados).
Estos reflectores podrían dirigirse y apuntarse en órbita utilizando cuatro giroscopios de momento de control accionados eléctricamente en una configuración piramidal; Al acelerar y desacelerar estos giroscopios, podría rotar todo el reflector en cualquier dirección.
SOLSPACE – Concepto de reflector solar en órbita
Con los reflectores ubicados a una altitud orbital de alrededor de 900 km (aproximadamente el doble que la ISS), el equipo dice que cada paso del espejo podría iluminar un área de 10 kilómetros cuadrados (3,9 millas cuadradas) en la superficie durante aproximadamente 17 minutos, entregando alrededor de 34-36 MWh de energía extra a superficie por pasada. Así, los grandes parques solares como el Empresa Sun Cable en el norte de Australia podrían capturar esa energía con cualquier eficiencia con la que puedan operar, generando energía durante los momentos de máxima demanda, cuando de otra manera no estarían haciendo nada.
Los reflectores Solspace se enfocarían en un conjunto siempre que pudieran entregar energía útil, luego rotarían para desviar la energía hacia el espacio hasta que pasaran sobre el siguiente gran conjunto solar, con suerte dando servicio a muchos conjuntos todos los días y potencialmente incluso convirtiéndose en un consideración en la planificación de nuevos paneles solares. Si se pudiera planificar una ruta para llegar a 13 grandes parques solares por día, con cinco reflectores orbitales, el sistema podría entregar 284 MWh de energía solar por día.
¿Causaría esto una perturbación por contaminación lumínica? No, dice el equipo de Glasgow. «Incluso en su punto más brillante, estimamos que los niveles de iluminación durarían sólo unos minutos por reflector y no excederían el nivel de un día nublado», escribe Onur Çelik, miembro del equipo del proyecto Solspace, en La conversación. «Esto significa que, a menos que esté muy cerca del parque de energía solar, es posible que la iluminación ni siquiera se note la mayor parte del tiempo, especialmente al amanecer o al anochecer, cuando el cielo ya está bastante brillante en comparación con la noche».
De esta manera, los reflectores orbitales ofrecerían un aumento de energía al amanecer y al anochecer para competir o aumentar la energía suministrada por soluciones de almacenamiento de energía a corto plazo a nivel de red, como las baterías de litio. Las baterías, como referencia, actualmente tienen un Costo nivelado de almacenamiento (LCoS) alrededor de US $ 314 por MWh de energía almacenada y liberada.
El proyecto Solspace tiene como objetivo un costo nivelado de energía (LCoE) cercano a los 70 dólares estadounidenses para la generación solar reflejada en el espacio, suponiendo una vida operativa de alrededor de 20 años y costos de lanzamiento de alrededor de 232 dólares estadounidenses por kilogramo.
De acuerdo a Revisión de estudios de seguridad de Georgetown, los cohetes reutilizables Falcon 9 de SpaceX han reducido el precio del lanzamiento orbital a alrededor de 1.520 dólares EE.UU./kg. El cohete Starship, mucho más grande, reducirá esa cifra a menos de 1.000 dólares por kg tan pronto como comience los servicios de lanzamiento comercial, y Elon Musk ha predicho que una vez que varios Starships reutilizables comiencen a operar con una alta cadencia de lanzamiento, ese costo también disminuirá tanto. hasta el 90% en 2-3 años.
Ahora bien, es posible que no desee fijar su reloj en función de una predicción de Musk, pero SpaceX ciertamente ya ha logrado resultados sorprendentes, abriendo todo tipo de oportunidades orbitales que tal vez nunca hubieran sido posibles bajo los programas de lanzamiento de la NASA. Entonces, si bien es casi seguro que el cronograma es muy optimista, parece justo esperar que los costos de lanzamiento de 232 dólares estadounidenses por kilogramo que Solspace necesita se realicen en un futuro no muy lejano.
Por lo tanto, estos reflectores solares orbitales ciertamente podrían volverse viables si lo único que hicieran fuera alimentar una serie de grandes granjas solares en todo el mundo. En cuanto a otros usos, como combatir las heladas, dar a los cultivos un poco más de sol, iluminación de la ciudad y todo eso… Bueno, quién sabe, es posible que aún estén sobre la mesa una vez que estas cosas se implementen.
El estudio es de acceso abierto en la revista. Avances en la investigación espacial.
Fuente: Espacio solar a través de La conversación