Il Regno Unito pensa a una centrale solare spaziale

Il governo britannico sta prendendo in considerazione una proposta da 16 miliardi di sterline per costruire una centrale solare nello spazio.

Avatar di Alessandro Crea

a cura di Alessandro Crea

L'energia solare basata sullo spazio è una delle tecnologie presenti nel portafoglio Net Zero Innovation del governo britannico, identificata come una potenziale soluzione, insieme ad altre, per consentire al Regno Unito di raggiungere lo zero netto entro il 2050. Ma come funzionerebbe una centrale solare nello spazio? Quali sono i vantaggi e gli svantaggi di questa tecnologia?

L'energia solare basata sullo spazio comporta la raccolta di energia solare nello spazio e il suo trasferimento sulla Terra. Mentre l'idea in sé non è nuova, i recenti progressi tecnologici hanno reso questa prospettiva più realizzabile.

Il sistema di energia solare spaziale coinvolge un satellite ad energia solare – un enorme veicolo spaziale dotato di pannelli solari. Questi pannelli generano elettricità, che viene poi trasmessa in modalità wireless alla Terra attraverso onde radio ad alta frequenza. Un'antenna di terra, chiamata rectenna, viene utilizzata per convertire le onde radio in elettricità, che viene quindi consegnata alla rete elettrica.

Una centrale solare spaziale in orbita è illuminata dal sole 24 ore al giorno e potrebbe quindi generare elettricità in modo continuo. Ciò rappresenta un vantaggio rispetto ai sistemi di energia solare terrestre (sistemi sulla Terra), che possono produrre elettricità solo durante il giorno e dipendono dal tempo. Con la domanda globale di energia che dovrebbe aumentare di quasi il 50% entro il 2050, l'energia solare spaziale potrebbe essere la chiave per aiutare a soddisfare la crescente domanda nel settore energetico mondiale e affrontare l'aumento della temperatura globale.

Una centrale solare spaziale si basa su un design modulare, in cui un gran numero di moduli solari sono assemblati da robot in orbita. Trasportare tutti questi elementi nello spazio è difficile, costoso e avrà un impatto sull'ambiente. Il peso dei pannelli solari è stato identificato come una sfida iniziale. Ma questo è stato affrontato attraverso lo sviluppo di celle solari ultraleggere (un pannello solare comprende celle solari più piccole).

L'energia solare basata sullo spazio è considerata tecnicamente fattibile principalmente a causa dei progressi nelle tecnologie chiave, tra cui celle solari leggere, trasmissione di energia wireless e robotica spaziale. È importante sottolineare che l'assemblaggio anche di una sola centrale solare spaziale richiederà molti lanci di navette spaziali. Sebbene l'energia solare spaziale sia progettata per ridurre le emissioni di carbonio a lungo termine, ci sono emissioni significative associate ai lanci spaziali, così come i costi.

Le navette spaziali non sono attualmente riutilizzabili, anche se aziende come SpaceX stanno lavorando per cambiare questo. Essere in grado di riutilizzare i sistemi di lancio ridurrebbe significativamente il costo complessivo dell'energia solare spaziale.

Se riusciamo a costruire con successo una centrale solare spaziale, il suo funzionamento deve affrontare anche diverse sfide pratiche. I pannelli solari potrebbero essere danneggiati dai detriti spaziali. Inoltre, i pannelli nello spazio non sono schermati dall'atmosfera terrestre. Essere esposti a radiazioni solari più intense significa che si degraderanno più velocemente di quelli sulla Terra, il che ridurrà la potenza che sono in grado di generare.

L'efficienza della trasmissione di energia wireless è un altro problema. Trasmettere energia su grandi distanze – in questo caso da un satellite solare nello spazio al suolo – è difficile. Sulla base della tecnologia attuale, solo una piccola frazione dell'energia solare raccolta raggiungerebbe la Terra.

Lo Space Solar Power Project negli Stati Uniti sta sviluppando celle solari ad alta efficienza e un sistema di conversione e trasmissione ottimizzato per l'uso nello spazio. Il Naval Research Laboratory degli Stati Uniti ha testato un modulo solare e un sistema di conversione di potenza nello spazio nel 2020. Nel frattempo, la Cina ha annunciato progressi sulla sua stazione di energia solare spaziale di Bishan, con l'obiettivo di avere un sistema funzionante entro il 2035.

Nel Regno Unito, uno sviluppo di energia solare spaziale da 17 miliardi di sterline è considerato un concetto praticabile sulla base del recente rapporto Frazer-Nash Consultancy. Il progetto dovrebbe iniziare con piccole prove, che porteranno a una centrale solare operativa nel 2040. Il satellite ad energia solare avrebbe un diametro di 1,7 km, con un peso di circa 2.000 tonnellate. L'antenna terrestre occupa molto spazio – circa 6,7 km per 13 km. Dato l'uso della terra in tutto il Regno Unito, è più probabile che venga collocato al largo.

Questo satellite fornirebbe 2 GW di potenza al Regno Unito. Mentre questa è una notevole quantità di energia, è un piccolo contributo alla capacità di generazione del Regno Unito, che è di circa 76 GW. Con costi iniziali estremamente elevati e un lento ritorno sull'investimento, il progetto avrebbe bisogno di ingenti risorse governative e investimenti da parte di aziende private.

Ma con l'avanzare della tecnologia, il costo del lancio spaziale e della produzione diminuirà costantemente. E la scala del progetto consentirà la produzione di massa, che dovrebbe ridurre leggermente i costi. Resta da vedere se l'energia solare spaziale possa aiutarci a raggiungere lo zero netto entro il 2050. Altre tecnologie, come lo stoccaggio di energia diversificato e flessibile, l'idrogeno e la crescita nei sistemi di energia rinnovabile sono meglio comprese e possono essere applicate più facilmente. Nonostante le sfide, l'energia solare spaziale è un precursore di interessanti opportunità di ricerca e sviluppo. In futuro, è probabile che la tecnologia svolga un ruolo importante nell'approvvigionamento energetico globale.