L’energia solare è la prima fonte di sostentamento per il nostro pianeta. Il 99,98% dell’energia di cui disponiamo sulla Terra proviene proprio dal Sole: c’è quindi, nel campo delle tecnologie spaziali, chi si è chiesto se fosse possibile portare il sistema fotovoltaico in orbita.
I pannelli solari nello spazio possono catturare l’energia direttamente dalla stella madre e trasmetterla a terra attraverso specifici impianti di ricezione. Il California Institute of Technology fa da apripista a questo traguardo. Anche l’Agenzia Spaziale Europea (ESA) ha lanciato un suo progetto chiamato Solaris.
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SostieniciI primi test in corso confermano la fattibilità dell’idea, ma tutto dipenderà da più fattori. L’obiettivo è rendere disponibile sul pianeta la distribuzione di energia solare totalmente sostenibile e utilizzabile.
Come funziona l’impianto per la raccolta di energia solare
Il Caltech ha lanciato la prima centrale fotovoltaica in orbita lo scorso gennaio, si tratta di un piccolo impianto dimostrativo per testare la capacità di cattura dell’energia solare. Lo Space Solar Power Demonstrator (SSPD) è rientrato dopo cinque mesi di test portando con sé buone notizie. Gli esperimenti compiuti dall’impianto sono stati Dolce, Alba e Maple. Il primo riguardava l’assemblaggio di una struttura pieghevole su cui installare i pannelli solari, chiaramente il test è stato effettuato su di un impianto a scala ridotta.
La fase Alba si è occupata di raccogliere dati su 32 diversi tipi di celle solari al fine di individuare la più efficace. L’ultima fase, Maple, è stata la più complessa da realizzare, quella della trasmissione. I trasmettitori che hanno raccolto energia solare tramite chip elettronici specifici, hanno effettuato la comunicazione in microonde.
L’ultimo stadio del progetto che prevede l’invio a lunga distanza e la ricezione sulla terra è quello con più problematiche, ma presenta anche i giusti presupposti di sperimentazione: “Siamo stati in grado di programmare il modulo per indirizzare selettivamente l’energia nella direzione e posizione desiderata. Ovviamente l’avevamo testato sulla Terra, ma ora sappiamo che può sopravvivere al viaggio nello spazio e operare lì“, a comunicarlo è il professor Ali Hajimiri a capo del team del Caltech.
Le problematiche del fotovoltaico in orbita
Se sarà fattibile costruire degli impianti talmente grandi e dispendiosi da garantire un ciclo continuo di trasmissione di energia solare saranno i prossimi studi a confermarlo. I benefici come l’utilizzo del 100% dell’energia raccolta e la funzionalità degli impianti senza interruzioni dovranno superare i costi. Intanto si vagliano tutti i possibili ostacoli alla fattibilità del progetto. Si pensi all’assemblaggio in orbita di svariati chilometri quadrati di pannelli. Costruire un’intera centrale sarebbe già una sfida.
Per recepire le microonde poi ci sarà bisogno di un impianto enorme a terra. Va anche migliorata l’efficienza energetica nella conversione di microonde da trasmettere. “I pannelli solari sono già utilizzati nello spazio, ad esempio per alimentare la Stazione Spaziale Internazionale, ma per lanciare e distribuire sistemi sufficientemente grandi da fornire energia alla Terra, SSPD deve progettare e creare sistemi di trasferimento che siano ultraleggeri, economici e flessibili”, specifica Hajimiri.
L’orbita geostazionaria come ubicazione dei pannelli sarebbe preferibile. Questa traiettoria è sincrona alla rotazione del pianeta attorno al proprio asse. In questo modo il satellite fotovoltaico si troverebbe sempre sopra l’impianto terrestre. Però è molto lontana, 36mila km sopra la superficie, il che complicherebbe la trasmissione. Si valutano orbite più basse e l’utilizzo di impianti ridotti ma in numero maggiore per garantire la trasmissione in più punti sul pianeta. La paura è che le orbite più basse, essendo più affollate, possano causare interferenze di trasmissione.
L’Agenzia Spaziale Europea in corsa
Nel 1941 Asimov descrisse un mondo in cui gli umani raccoglievano energia solare da una stazione orbitante inviandola alla Terra tramite onde radio. Era fantascienza. 80 anni dopo Stati Uniti, Europa, Cina e Giappone sono in corsa per raggiungere i nuovi obiettivi della transizione energetica portando avanti i processi decisionali sull’energia solare basata sullo spazio e la relativa economia. “Per quanto ne sappiamo, nessuno ha mai dimostrato il trasferimento di energia wireless nello spazio. Questa è la prima volta” continua Hajimiri.
Il progetto del Caltech per ora è in testa alla corsa, ma l’ESA sta finanziando Solaris come contributo alla decarbonizzazione dell’energia terrestre. Il primo impianto europeo potrebbe esserci entro il 2040. Il governo cinese prova ad anticipare i tempi ed entro il 2035 vorrebbe avere una centrale solare sperimentale in funzione. Quello giapponese vorrebbe riuscirci con dieci anni d’anticipo.
Nel frattempo l’ateneo californiano sta sfruttando la partnership con la multinazionale SpaceX, molto pericolosa in termini di concorrenza economica. Infatti l’SSPD è giunto nello spazio viaggiando a bordo del razzo Falcon 9 nella missione Transporter-6.
