Esiste una fonte di energia naturale, “pulita” e potenzialmente illimitata. Se si pensa all’energia solare si immagina un primo limite: non può essere prodotta di notte o in assenza di sole. Ma cosa accadrebbe se fosse generata direttamente nello Spazio? Con il Sole sempre attivo oltre l’atmosfera, il potenziale sarebbe enorme. Questo tipo di energia viene attualmente utilizzato per le missioni spaziali. Già nel 1958 Vanguard fu la prima navicella spaziale NASA dotata di un pannello utile ad alimentare la radio per le comunicazioni, produceva meno di 1 watt di energia ma era sufficiente. Il fotovoltaico spaziale si è poi sviluppato diventando la fonte di energia principale per satelliti e applicazioni in orbita. La stessa Stazione Spaziale Internazionale (ISS) è dotata di circa 400 mq di pannelli solari che possono produrre fino a 240 kilowatt di potenza disponibile. I più recenti sono stati installati nel 2021, sei coppie che producono il 70% dell’energia, agganciati agli stessi canali di alimentazione del vecchio impianto che resta parzialmente operativo, mentre il resto è stato coperto dai nuovi pannelli.
Il pannello origami parla italiano
Il brevetto è italiano, barese per l’esattezza. L’azienda si chiama Astradyne e grazie al progetto SolarCube vince ogni volta che si presenta ad un concorso, evento, competition. Perché piace l’idea e il progetto che c’è dietro al pannello solare che integra l'elettronica rigido-flessibile dei pannelli solari con materiali tessili. SolarCube è un pannello solare che si piega e si riapre, proprio come un origami, grazie a un substrato in tessuto che alleggerisce del 30% il pannello, che risulta tre volte più compatto e più potente del 50% rispetto ai concorrenti sul mercato.
Fotovoltaico spaziale per la Terra
E se volessimo utilizzare per le necessità “di Terra” l’energia solare prodotta direttamente nello Spazio? Studi NASA dimostrano che 1 Km quadrato di pannelli solari posti in orbita (GEO) potrebbero fornire continuativamente dai 300 agli 850 Mw, al pari di una grande centrale elettrica. Rispetto ai costi, questi potrebbero ammortizzarsi e arrivare a 0,06 dollari/kWh, portando l’energia solare spaziale (SBSP) a far parte della dieta energetica globale del prossimo futuro.
Il primato è cinese
L’ambizioso programma spaziale del Paese del dragone prevede lo sfruttamento dell’energia solare spaziale inviata a Terra grazie a fasci di microonde. L’Università di Xidian sta studiando questa possibilità che fornirebbe scenari innovativi ed interessanti per il futuro delle rinnovabili.
L’energia solare dallo Spazio: un nuovo orizzonte per le rinnovabili
I vantaggi della SBSP sono molti, in pirimis il superamento del limite dovuto all’alternanza giorno/notte per la rotazione terrestre o per le condizioni meteo. I pannelli solari spaziali sarebbero esposti alla luce solare 24/7, con una conseguente produzione di energia senza interruzioni. L’atmosfera terrestre, inoltre, filtra la luce solare, abbassando la produzione energetica a Terra.
Pannelli solari orbitali
La tecnologia alla base di questa innovazione si fonda sull’utilizzo di pannelli fotovoltaici orbitali che convertono la luce solare in elettricità. Questa viene poi trasformata in microonde e trasmessa verso un’antenna ricevente sulla Terra, dove viene riconvertita in energia elettrica e immessa nella rete. Il sistema proposto dalla Cina, denominato “Omega-SSPS” (Omega Space Solar Power Plant), ha già mostrato risultati promettenti in fase sperimentale, raggiungendo un’efficienza dell’87,3% nella raccolta del fascio di microonde e un’efficienza complessiva DC-DC del 15,05%.
La corsa internazionale all’energia solare orbitale
L’Agenzia Spaziale Europea ha avviato il progetto SOLARIS nel 2021 per studiare la fattibilità di una centrale solare orbitale, come anche hanno fatto Stati Uniti, Giappone e India, e l’industria spaziale di questi Paesi sta lavorando per sviluppare tecnologie utili a migliorare la trasmissione dell’energia dallo Spazio alla Terra. Il Regno Unito, ad esempio, ha presentato il progetto CASSIOPeiA, un satellite solare da 2 GW con una struttura di 60.000 pannelli solari e una gigantesca antenna di trasmissione. Anche il Giappone sta conducendo esperimenti per migliorare l’efficienza delle microonde, mentre l’India ha iniziato a esplorare il potenziale del fotovoltaico spaziale per ridurre la dipendenza dai combustibili fossili.
Le sfide tecniche ed economiche da superare
Si, bello, ma quanto costa? Tanto, considerati i costi di trasporto di materiali e strutture nello Spazio, pur se i nuovi progetti firmati SpaceX e Blue Origin consentiranno sempre più di abbattere queste spese. La stima è che per l’allestimento di una centrale solare orbitale da 1 GW necessiterebbe di circa 100 lanci, finalizzati all’assemblamento nello Spazio. E quanto dura un pannello solare spaziale, e come si sostituisce? L’esposizione alle radiazioni spaziali e ai micrometeoriti potrebbe essere la causa di un più rapido degrado dei materiali e di un maggior intervento in termini di manutenzione. E allora facciamoli sulla Luna, questi pannelli! E questo è uno dei punti all’attenzione degli scienziati, con l’idea che la “colonizzazione” del satellite possa trasformarlo in un centro di produzione per infrastrutture spaziali, laddove si potrebbero anche già reperire on site i materiali e minerali alla base della produzione di celle fotovoltaiche. L’energia solare orbitale potrebbe rappresentare una svolta epocale per la transizione energetica globale, offrendo una fonte costante e affidabile di energia rinnovabile.
