La carrera para poner la energía solar espacial al alcance de la mano se intensifica

El último hito ha venido del Instituto de Tecnología de California (Caltech) que ha conseguido demostrar que se puede enviar energía solar a nuestro planeta de forma inalámbrica a través de microondas. Durante el año que la sonda SSPD-1 ha estado en órbita, los equipos científicos de Caltech la han utilizado como banco de pruebas y han podido experimentar varias tecnologías: por ejemplo, la eficiencia y durabilidad de diferentes tipos de paneles fotovoltaicos y mecanismos para desplegarlos. Un primer paso para poner en órbita futuras estaciones solares comerciales.

Y parece que la carrera para conseguirlas se ha desatado. China quiere lanzar su estación solar de 1 MW en 2030. Japón pretende probar ya esta tecnología el próximo año. También el Reino Unido está en ello. El anterior gobierno conservador de Rishi Sunak comprometió una cifra millonaria para desarrollar esta tecnología, implicando a universidades como Cambridge y empresas como la multinacional francesa EDF.

Noticia Relacionada

La industria espacial española busca pista para su despegue definitivo

María José Pérez-Barco

El sector insta a aumentar la inversión pública y a desarrollar programas nacionales con efecto tractor para seguir ganando altura

Por ejemplo, la empresa británica Space Solar trabaja «en estrecha colaboración con el Departamento de Seguridad Energética y Net Zero y con la Agencia Espacial del Reino Unido, así como con los reguladores del espacio y las telecomunicaciones. Hemos conseguido una subvención de 1,2 millones de libras que estamos utilizando para avanzar en el diseño de nuestro satélite de energía solar Cassiopeia y en nuestra tecnología de emisión de energía», cuenta Sam Adler, co-CEO de Space Solar. Esta empresa tiene un plan para poner en funcionamiento el primer sistema comercial de 30 MW en 2030.

La Agencia Espacial Europea (ESA) tampoco se queda atrás. En marcha tiene el proyecto Solaris, en el que trabaja desde 2023 para estudiar la viabilidad técnica y económica que tendría una futura estación solar europea en el espacio. La ESA se está reuniendo con responsables políticos, proveedores de energía... Incluso ha invitado a la industria a presentar ofertas para desarrollar nuevas tecnologías (por ejemplo, interfaces y herramientas robóticas) con las que hacer posible la energía solar basada en el espacio. Y lanza retos a los investigadores para desatar tormentas de ideas y desafíos. Las conclusiones del proyecto Solarias se conocerán en 2025.

El caso es que con estas referencias y datos, la energía solar basada en el espacio ya no parece exclusiva de la ciencia ficción. «Todas las agencias espaciales del mundo están trabajando en este asunto, lo que confirma la importancia potencial de la solución», consideran desde ENEL, que está participando en el proyecto europeo Solaris, a través de una alianza con Thales Alenia Space, que lo lidera. No obstante, reconocen estas fuentes que «el reto es complejo y requiere un esfuerzo sistémico por parte de diversos agentes. Tras los estudios de viabilidad, se podrá determinar un marco de los recursos necesarios tanto para la fase de investigación como para la de industrialización».

La solar espacial despierta mucho interés por sus numerosas ventajas: es limpia, estable, infinita y constante. Los paneles recogerían la luz solar 24 horas y 365 días al año, sin interrupciones, ni nubes, ni noche, ni incidencias climatológicas ni atmosféricas. «En el espacio los paneles reciben una luz más intensa y durante todo o casi todo el tiempo. Estos dos factores incrementan mucho la energía que generan los paneles en órbita», apunta Héctor de Lama, director técnico de la Unión Española Fotovoltaica (UNEF). Se estima que la luz solar es diez veces más intensa en el espacio que en la Tierra.

Además, compensaría el carácter intermitente que tienen las renovables en nuestro planeta. «La eólica y la fotovoltaica terrestres necesitan sistemas de producción alternativos capaces de proporcionar energía de carga básica o almacenamiento. Hoy día la energía base se obtiene de combustibles fósiles, que afectan al clima, o de la nuclear. Y el almacenamiento es costoso y tiene un impacto medioambiental ya sea en presas o baterías. Hoy en día no es posible almacenar suficiente energía en Europa ni siquiera para una hora de consumo», explica Alexandre Garus, responsable de Ecosistema y Perspectivas Estratégicas de Thales Alenia Space.

Para Sam Adler hay otras ventajas que proporciona la solar espacial: «Reduce -afirma- las limitaciones de la red eléctrica y reduce la cantidad de líneas de transmisión que necesitamos construir para nuestros futuros sistemas de energía limpia. Se puede exportar, usar para generar hidrógeno verde o e-combustibles o para alimentar desaladoras de agua. Por tanto, reduce costes y aumenta la flexibilidad de futuros sistemas de energía». Y para dar ejemplo Adle menciona un estudio del Imperial College de Londres: «Mostró que la introducción de solo 8 GW de energía solar espacial en el sistema eléctrico del Reino Unido generaría un ahorro de unos 4.800 millones de euros por año».

Algunos, como Adlen, creen que será la próxima revolución energética. «Y podrá comercializarse mucho antes de lo que la mayoría de la gente piensa, en 2030», estima. Entre otros motivos por los avances tecnológicos a los que se está llegando. Uno de los factores más limitantes para el despliegue de esta tecnología hasta hace unos años era el elevado coste de lanzamiento de los satélites. Sin embargo, la irrupción de lanzaderas reutilizables (que pueden cumplir varias misiones) están permitiendo abaratar la puesta en órbita de todo tipo de equipos. Y la miniaturización de los componentes también contribuye a que los proyectos espaciales sean viables.

No obstante, enviar al espacio ahora cualquier cosa o ser es caro. «Extremadamente caro», asegura De Lama. «Por eso -añade-, por el momento estas son ideas de investigación sin demasiado interés para la inversión privada. Estamos muy lejos de poder crecer esta tecnología a una escala suficiente como para que sea de utilidad para la mayoría de las aplicaciones humanas».

No obstante, un estudio de Citigroup estima que actualmente el coste de lanzamiento es de 1.500 dólares por kilogramo. Es 30 veces menos que lo que costó el lanzamiento del transbordador espacial de la NASA en 1981. Pero eso cambiará en el corto plazo. «Los cohetes y vehículos de lanzamiento reutilizables, los nuevos materiales y combustibles, los métodos de producción más rentables y los avances en robótica y sistemas electrónicos se combinan para reducir aún más estos costes», reza en la investigación. Los autores creen que los costes de lanzamiento podrían caer a 100 dólares/kg en 2040, incluso solo 33 dólares/kg. «El reto es hacer que el satélite de energía solar sea lo suficientemente ligero como para mantener bajos los costes de lanzamiento», matiza Adler.

Pero hay otros desafíos. Estudios de la ESA estiman que una estación solar tendría unos 15 km2 y 6.000 toneladas. «La producción de energía de los paneles solares espaciales es del orden de 300W/m2. Por tanto requiere una gran superficie. La producción de GW no solo requeriría grandes infraestructuras, sino una constelación de ellas, cuyas órbitas seguirán siendo objeto de negociaciones futuras», cuenta Garus. En órbita geoestacionaria, a 36.000 km de la Tierra, es donde la luz del Sol es constante. «Sin embargo, la distancia aumenta el coste del lanzamiento y el despliegue, también el tamaño de las antenas de transmisión necesarias», advierte Garus.

Montar una estación de estas dimensiones requiere ensamblar piezas, módulos, paneles... de grandes dimensiones y con gran precisión. Lo harán robots trabajando en remoto. «El ensamblaje robótico es una tecnología madura en otros sectores como el mantenimiento submarino de plataformas o el desmantelamiento de centrales nucleares», rebate Adle. Y luego está el reto de transmitir la energía a la Tierra de forma inalámbrica. «La tecnología de transmisión de energía se ha demostrado en la Tierra a 30 kW y 1,5 km de distancia», sostiene Adler. Pero no se ha probado con distancias muy largas y altos niveles de potencia. «La mayoría de las tecnologías necesarias para la energía solar espacial ya existen y están disponibles en Europa. Sin embargo, hay que mejorarlas desde el punto de vista de la eficiencia, el coste y el medio ambiente. Y también escalarlas a un nivel y tamaño que aún no se hace hoy en el espacio», considera Garus.

El idea de estación solar espacial que se quiere desarrollar es la siguiente: una planta de paneles fotovoltaicos captaría la luz del Sol que transformaría en electricidad y transmitiría esa energía a la Tierra por radiofrecuencia con un sistema de antenas formando un haz directo. En tierra en amplio sistema de antenas rectificadoras volverían a convertir la radiofrecuencia electricidad para volcar a la red.

Otra solución consisten en instalar «una superficie reflectante en el espacio que refleja la energía solar a la Tierra, donde estarían las estaciones receptoras, un gran campo de paneles solares. Este sistema es interesante con satélites a baja altura (de 100 a 1.000 km), pero tiene menor disponibilidad debido a las nubes. Y cada satélite solo generaría unos pocos vatios, aunque se instalarían constelaciones», explica Garus. Soluciones para que la solar alcance esa última frontera en el espacio y entre a formar parte del mix energético del futuro.