La energía solar espacial avanza hacia la plataforma de lanzamiento

Los desarrolladores de energía solar espacial (SBSP, por sus iniciales en inglés) buscan captar la energía del sol en el espacio y transmitirla a estaciones receptoras mediante transmisión inalámbrica de energía, ya sea a través de microondas o láseres. A escala comercial, la tecnología podría proporcionar energía limpia ilimitada en cualquier lugar de la Tierra, sin verse afectada por las condiciones meteorológicas o la intermitencia diurna/nocturna.

Un panel de desarrolladores y analistas de SBSP coincidió en que la maduración de la tecnología y la rápida disminución de los costos de lanzamiento están acercando el concepto a la realidad. De hecho, hay proyectos de generación de energía programados para entrar en órbita a principios del próximo año y los clientes están comprando.

«Sin duda, el SBSB parece estar viviendo un buen momento», afirmó Jason Rainbow, redactor sénior y director de inteligencia empresarial de SpaceNews, que moderó el evento en línea en directo del 14 de agosto. «En los últimos seis meses se han invertido alrededor de 100 millones de dólares de capital privado en esta tecnología».

El concepto de colocar plantas de energía solar fotovoltaica en la órbita terrestre con una línea de visión sin obstáculos hacia el sol es atractivo a primera vista. La energía solar ha alimentado sondas y satélites desde los albores de la era espacial, y su ampliación a la generación de energía comercial parece una progresión natural. Hasta ahora, el problema del ensamblaje orbital, la transmisión inalámbrica de energía y, lo que es más importante, la financiación, han frenado todos los proyectos de investigación, salvo unos pocos.

«¿Por qué ahora y no antes?», preguntó John Mankins, pionero en la tecnología SBSP que ahora se centra en el desarrollo y la comercialización de nuevos sistemas espaciales. «La respuesta está realmente implícita en todos los enormes cambios que se están produciendo en la tecnología espacial y en el panorama de los sistemas espaciales en este momento. En particular, la aparición de sistemas de lanzamiento reutilizables que han reducido el costo de acceso en un orden de magnitud».

Mankins informó de que los costos de lanzamiento, que en el año 2000 rondaban los 10 000 dólares por kilogramo, han bajado hasta situarse hoy en poco más de 1000 dólares por kilogramo. Según las previsiones de Citi Research, los costos podrían llegar a los 100 dólares por kg en otros 20 años. En opinión de Mankin, esta tendencia respalda su visión de grandes paneles solares en órbita geosincrónica que suministrarían energía a la Tierra mediante microondas.

El concepto SPS-ALPHA que defiende incorpora miles de módulos fotovoltaicos y reflectores concentradores en una estructura de nodos y vigas capaz de enviar entre decenas de megavatios y varios gigavatios de energía a receptores en tierra. Mankin puso como ejemplo que un sistema SBSP como el SPS-ALPHA desplegado en una órbita geoestacionaria a la latitud del monte Kilimanjaro podría abastecer a mercados desde Sudáfrica hasta el norte de Europa.

Según Mankin, toda la tecnología que sustenta el concepto SPS-ALPHA existe y los costos de fabricación de sus componentes son los principales obstáculos para el concepto. Dice que los principales obstáculos para el concepto son el financiamiento de proyectos y lograr que la Unión Internacional de Telecomunicaciones designe una banda apropiada del espectro para las transmisiones de energía de microondas. Otro problema es la falta de experiencia en el montaje oportuno de grandes estructuras desembolsadas en el espacio.

La energía solar procedente de fuentes espaciales podría integrarse en la red eléctrica existente o abastecer a lugares que no están conectados a la red.

Imagen: ESA

Hay proyectos SBSP en marcha que, aunque menos ambiciosos, están más cerca de despegar. Colby Carrier, director de desarrollo empresarial de la empresa californiana Aetherflux, dijo que su empresa está desarrollando un enfoque que utiliza muchos satélites en órbitas más bajas con colectores solares integrados que transmiten energía mediante láser infrarrojo a pequeñas estaciones terrestres. Aetherflux ha atraído más de 50 millones de dólares en capital de riesgo y cuenta con una subvención del Fondo de Mejora de las Capacidades Energéticas Operativas del Departamento de Defensa para desplegar un prototipo.

«Hemos reservado nuestro primer lanzamiento con SpaceX para 2026», dijo Carrier.

El diseño actual de Aetheflux está orientado a proporcionar energía a usuarios fuera de la red, siendo el ejército estadounidense su primer cliente. Carrier dijo que los retos en el Indo-Pacífico, al intentar llevar barcos con combustible, camiones y generadores a cadenas de islas en disputa, son un problema con el que el ejército está luchando en este momento.

«Si somos capaces de enviar energía donde se necesita, creo que es realmente atractivo, por lo que nos han dado un contrato», dijo.

Muchas de las ventajas de proporcionar SBSP para operaciones militares en lugares remotos también se aplican a las operaciones de socorro en casos de desastre o al suministro de energía a comunidades insulares y a aquellas en regiones remotas del mundo en desarrollo que no cuentan con redes eléctricas. La combinación de la demanda existente y las mejoras en la economía de la infraestructura espacial es la razón por la que SBSP está «viviendo un momento álgido».

Martin Soltau, codirector ejecutivo de Space Solar, con sede en el Reino Unido, afirmó que la mejor manera de que los desarrolladores de SBSP aprovechen este momento es demostrar la viabilidad del concepto satisfaciendo demandas energéticas que son críticas, pero que también son de escala relativamente modesta. Aunque Space Solar tiene un concepto para un satélite de 1,4 GW en órbita geoestacionaria con un diámetro de 1,4 km, aún tardará algún tiempo en materializarse.

«Los sistemas definitivos con una capacidad de cientos de megavatios o gigavatios deben estar en una órbita terrestre alta para lograr una alta utilización», dijo Soltau. «Dado que los primeros sistemas costarán muchos miles de millones de dólares, el costo de capital para la infraestructura inicial es muy alto y es realmente difícil conseguir la financiación necesaria».

Como resultado, Space Solar está estableciendo relaciones con clientes potenciales en mercados nicho.

«Si se coloca un satélite en una órbita polar, en órbita terrestre baja, el tipo de clientes que hay allí, las estaciones de investigación polar, pagan cantidades exorbitantes por su energía», dijo. «Les resulta muy difícil descarbonizarse. Estamos trabajando muy estrechamente con el British Antarctic Survey y otros. Creo que hay una serie de mercados incipientes en los que necesitan especialmente energía fuera de la red».

En última instancia, el éxito de la SBSP depende de que los desarrolladores encuentren mercados que puedan financiar proyectos más grandes en el futuro. Karen Jones, jefa de proyectos sénior de The Aerospace Corporation, un think tank sin ánimo de lucro dedicado a la política espacial y al avance tecnológico, afirma que la dinámica entre los defensores y las fuentes de financiación se equilibra en función de los resultados. Las tendencias técnicas en términos de lanzamiento espacial, fabricación de componentes y rendimiento demostrado de las energías renovables en la red eléctrica abogan por el futuro de la energía solar en el espacio. El reto para los desarrolladores es convencer a los inversionistas en un entorno energético cada vez más competitivo.

«La industria de la energía solar en tierra es en realidad un socio fantástico a largo plazo», dijo Jones, explicando que la misma granja solar a escala industrial que ocupa miles de acres podría albergar una antena receptora SBSP. Esto proporcionaría a esa instalación energía las 24 horas del día, los 7 días de la semana, cuando en este momento tienen que lidiar con las limitaciones diurnas y nocturnas y otros problemas de intermitencia.

«Así que creo que en el futuro empezaremos a ver cómo surgen algunas compatibilidades y asociaciones a partir de esto», afirmó.

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