La energía solar, clave para la IA basada en el espacio

De pv magazine 3/26

La energía solar fotovoltaica desempeña un papel central en el creciente interés por construir centros de datos en el espacio. La declaración del 2 de febrero pasado de SpaceX y su fundador Elon Musk afirma que “los avances actuales en IA dependen de grandes centros de datos terrestres, que requieren enormes cantidades de energía y refrigeración. La demanda global de electricidad para la IA simplemente no puede satisfacerse con soluciones terrestres, ni siquiera a corto plazo, sin imponer dificultades a las comunidades y al medio ambiente”.

Como señaló Musk en una entrevista en el WEF con Larry Fink, fundador y director ejecutivo de la firma global de inversión BlackRock, “cuando tienes solar en el espacio obtienes cinco veces más efectividad, quizá incluso más, que la solar en tierra. Siempre hay sol, por lo que no hay ciclo día-noche ni estacionalidad ni clima, y se obtiene aproximadamente un 30% más de potencia en el espacio porque no hay atenuación atmosférica. El efecto neto es que cualquier panel solar generará cinco veces más energía en el espacio que en la Tierra”.

El espacio también ofrece excelentes condiciones térmicas. Musk explica: “Es obvio construir centros de datos de IA alimentados por energía solar en el espacio porque, como mencioné, también es muy frío. Cuando estás en la sombra, el espacio está a 3 grados Kelvin. Así que tienes paneles solares orientados al sol y luego un radiador orientado en dirección opuesta, sin incidencia solar, por lo que solo enfría; es un sistema de refrigeración muy eficiente. El efecto neto es que el lugar de menor costo para ubicar la IA será el espacio y eso será cierto en dos o tres años, tres como máximo”.

Pero, ¿cómo llevamos todo este equipo al espacio? Mucho dependerá del ritmo de innovación en SpaceX mientras la empresa se encamina a una salida a bolsa histórica a finales de este año.

En Davos, Musk reveló que SpaceX está en camino de reducir aún más de forma drástica lo que él llama el “costo de acceso al espacio”: “Esperamos que este año podamos demostrar la reutilización total de Starship, lo que sería un invento profundo, porque el costo de acceso al espacio caería por un factor de 100 cuando se logre la reutilización completa”. Y añadió: “Eso situaría el costo de acceso al espacio por debajo, creemos, del costo del transporte aéreo de carga, es decir, por debajo de 100 dólares por libra (453 gramos) fácilmente”.

Starship es el cohete más grande jamás construido y sería el vehículo para posicionar infraestructura de IA alimentada por energía solar en el espacio. En última instancia, podría seguir la infraestructura de IA solar en la Luna y en planetas como Marte, especialmente a medida que los robots inteligentes impulsados por IA se vuelvan comunes para construir y mantener estos activos espaciales.

El primer paso de esta hoja de ruta serán los satélites de IA alimentados por energía solar. Según Musk, “una de las cosas que haremos con SpaceX en unos años es lanzar satélites de IA alimentados por energía solar. El espacio es realmente una fuente de enorme energía y no necesitas ocupar espacio en la Tierra; hay mucho espacio en el espacio, y podrías escalar, en última instancia, creo, hasta cientos de teravatios al año”.

Como informó The Wall Street Journal el 2 de febrero, el día en que SpaceX anunció la adquisición de xAI, la combinación crea una empresa de 1,25 billones de dólares incluso antes de salir a bolsa en lo que probablemente será la mayor oferta pública inicial de la historia, superando a Saudi Aramco en 2019 en términos de valoración. Gran parte del dinero recaudado con esta OPV se destinará a esta visión de IA espacial alimentada por energía solar, ya que enviar enjambres de satélites de IA al espacio costará miles de millones de dólares, sin mencionar la I+D y el desarrollo de productos necesarios para lograrlo.

Fabricación solar

También requerirá la fabricación masiva de paneles solares. Durante la entrevista en el WEF, Musk reveló que “el equipo de SpaceX y Tesla, ambos por separado, están trabajando para construir hasta 100 GW al año de energía solar en Estados Unidos, de capacidad solar fabricada. Eso probablemente nos llevará unos tres años o algo así. Son cifras bastante grandes y animaría a otros a hacer lo mismo”.

El historial de Tesla en fabricación fotovoltaica es menos que destacado, con planes de producir 1 GW de paneles, primero con tecnología Silevo y luego con Panasonic, que no se materializaron en una fábrica en Buffalo, Nueva York, adquirida por Tesla en 2016 como parte de la compra de SolarCity. Sin embargo, en una entrevista exclusiva con pv magazine USA a finales de enero, el equipo de Tesla Energy reveló detalles del nuevo panel solar de Tesla y planes para escalar la Gigafactory de Buffalo hasta 300 MW anuales en una fase inicial.

Pero eso es en la Tierra. En el espacio se necesitarán paneles diferentes y solo podemos especular sobre qué tipo de tecnología de células y módulos tiene SpaceX bajo la manga. La escala sin duda desempeñará un papel clave en la fotovoltaica y la IA en el espacio, tal como lo ha hecho en la fotovoltaica y el almacenamiento en baterías en la Tierra.

A medida que la producción aumenta, entran en juego las economías de escala y el costo de la tecnología disminuye progresivamente. En la declaración de SpaceX del 2 de febrero, se esboza la magnitud del proyecto:

“El cálculo básico es que lanzar un millón de toneladas al año de satélites que generen 100 kW de potencia de cómputo por tonelada añadiría 100 gigavatios de capacidad de IA anualmente, sin necesidades operativas o de mantenimiento continuas. En última instancia, existe una vía para lanzar 1 TW/año desde la Tierra”.

Tanto la escala como el ritmo de despliegue requerido son enormes. Como menciona la misma declaración, “incluso en 2025, el año más prolífico de la historia en términos de número de lanzamientos orbitales, solo se lanzaron unas 3.000 toneladas de carga útil a la órbita, consistiendo principalmente en satélites Starlink transportados por nuestro cohete Falcon”.

Otra empresa centrada en la IA espacial alimentada por energía solar es Starcloud Inc., con sede en Redmond, Washington. Como describe su libro blanco de septiembre de 2024, “los centros de datos orbitales pueden escalar casi indefinidamente sin las limitaciones físicas o de permisos que existen en la Tierra, utilizando modularidad para desplegarlos rápidamente”. Continúa describiendo un centro de datos de IA de 5 GW con un campo solar de 4 km por 4 km, mucho más pequeño de lo que necesitaría un centro de datos terrestre de 5 GW, dada la mayor tasa de capacidad y generación pico en el espacio en comparación con la Tierra. Este centro de datos abarcaría cientos de satélites individuales, todos en una órbita heliosíncrona de amanecer-atardecer para optimizar la generación fotovoltaica.

En su libro blanco de 2024, Starcloud defiende el uso de células de película delgada, ya que “estas utilizan obleas de silicio de menos de 25 µm de espesor y logran densidades de potencia superiores a 1.000 W/kg, lo que permite arreglos altamente eficientes en masa y volumen”. Los paneles de película delgada también pueden ofrecer flexibilidad, una característica clave para lograr una configuración compacta durante el lanzamiento.

Obviamente, todavía debe producirse mucha innovación en el campo de la IA espacial alimentada por energía solar para alcanzar una posición competitiva frente a los centros de datos terrestres.

Esto incluye innovaciones a nivel de células y módulos fotovoltaicos, configuración de arreglos PV, gestión térmica —un tema clave tanto en la Tierra como en el espacio—, reutilización de cohetes, por mencionar algunos de los mayores desafíos. La latencia es otro, ya que algunos usuarios de IA, como los fondos de cobertura, requerirán respuestas muy rápidas desde el centro de datos en el espacio.

El enorme capex involucrado probablemente impulsó la fusión de SpaceX y xAI en febrero. Con una valoración de 1,25 billones de dólares para la entidad combinada, una OPV de SpaceX a finales de este año dará a la empresa un arsenal financiero bastante singular para perseguir sus ambiciones espaciales. Como en la fotovoltaica terrestre, una vez que el proyecto está construido y en operación, el opex es mucho menos problemático. De hecho, en su libro blanco, Starcloud estima que la energía necesaria para un clúster de centros de datos de IA de 40 MW costaría 140 millones de dólares en diez años para una instalación terrestre que pague 0,04 dólares/kWh por su electricidad. En el espacio, simplemente está el capex de 2 millones de dólares para el arreglo fotovoltaico sin opex alguno. Lo mismo ocurre con el uso de agua, un costo importante de los centros de datos terrestres. Aquí el libro blanco estima 1,7 millones de toneladas en diez años, con cada kWh consumido requiriendo 0,5 litros de agua. En el espacio solo existe el capex de desplegar un radiador para disipar el calor residual.

Por otro lado, el libro blanco de Starcloud asigna 5 millones de dólares para el “lanzamiento único de módulo de cómputo, solar y radiadores”, una cifra que probablemente disminuiría considerablemente si se logra la reutilización total de cohetes en 2026 o 2027. Al final del día, se requerirá un enorme capex y, en ese frente, SpaceX claramente tiene ventaja sobre la competencia. Su integración vertical y su gran capacidad financiera convierten a la empresa en la principal candidata para hacer realidad la IA espacial competitiva alimentada por energía solar en un futuro no muy lejano.

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