L'energia solare basata sullo spazio (SBSP) è un'idea che è stata alternativamente promossa e ignorata sin dal suo inizio nel 1968. Un sistema SBSP è fondamentalmente un satellite composto da pannelli solari che trasmettono energia elettrica dallo spazio alla Terra. È una fonte di energia pulita con un'enorme capacità di soddisfare le future esigenze energetiche. Ci sono sia impatti positivi che negativi di questa tecnologia che ne appesantiscono l'attuale fattibilità. Quindi immergiamoci e scopriamo i pro e i contro dell'energia solare basata sullo spazio insieme alle sue possibili applicazioni.
Pro e contro dell'energia solare spaziale
L'energia solare spaziale (SBSP) è la processo di raccolta dell'energia solare nello spazio e trasmettendola senza fili alla Terra. Utilizza pannelli solari installati su satelliti con riflettori o specchi gonfiabili che dirigono la radiazione solare su di essi. Questa energia viene poi irradiata verso la Terra tramite un laser o un microonde. Qui viene ricevuta tramite una rectenna (un'antenna a microonde).
Secondo la National Space Society, SBSP ha il potenziale per superare tutte le altre fonti di energia rinnovabile combinate. Può fornire grandi quantità di energia con il minimo impatto ambientale.
Per comprendere meglio il concetto e la sua capacità di soddisfare il nostro fabbisogno energetico, analizziamo nel dettaglio i vantaggi e gli svantaggi dell'energia solare spaziale.
Pro di Energia solare basata sullo spazio
1. Fonte di energia pulita
Energia solare spaziale si distingue dagli impianti di petrolio, gas, etanolo e carbone in quanto non rilascia gas serra nell'atmosfera. Contrariamente alle centrali a carbone e nucleari, l'energia solare spaziale non richiede né si basa su scorte limitate di risorse di acqua dolce.
L'energia solare spaziale non compete con altre fonti energetiche come il bioetanolo o il biodiesel per i terreni agricoli che stanno gradualmente diventando scarsi. Inoltre, non c'è dipendenza da fertilizzanti a base di gas naturale.
2. Trasporto facile
L'utilizzo dell'energia solare dallo spazio può creare una domanda sufficientemente grande per sviluppare un modo economico per trasportare cose nello spazio. Facendo così, il potenziale economico delle risorse del sistema solare verrà sbloccato.
3. Opportunità di lavoro
L'utilizzo dell'energia solare spaziale può creare più posti di lavoroe contribuire a risolvere i problemi di sicurezza energetica e di cambiamento climatico sfruttando le competenze nel settore aerospaziale.
4. Affidabile
La quantità di energia solare spaziale disponibile è enorme ed è accessibile 24 ore su 24, cosa che non può essere ottenuta con l'energia solare terrestre e impianti eolici. Funziona senza sforzo, senza essere influenzato dalla copertura nuvolosa totale, dalla presenza di luce diurna o dalla velocità del vento. Usarlo significa ridurre o nessuna dipendenza da paesi imprevedibili o ostili per il petrolio.
5. Più sicuro
L'energia solare spaziale è vantaggioso rispetto alle centrali nucleari poiché non genera rifiuti tossici che devono essere conservati in modo sicuro e monitorati per centinaia di anni. È migliore per l'ambiente rispetto al carbone e ai combustibili nucleari perché non necessita di attività minerarie dannose.
6. Illimitato
Ecco il prossimo vantaggio dall'elenco dei pro e contro dell'energia solare basata sullo spazio. Può rendere i paesi indipendente dal punto di vista energetico riducendo la dipendenza dalle fonti energetiche terrestri e diminuendo così la competizione per risorse limitate.
7. Ampia portata
L'utilizzo dell'energia solare spaziale consente di possibilità di esportare energia in qualsiasi luogo del mondo. Questa energia può quindi essere adattata per soddisfare le esigenze locali, come la produzione di metanolo in aree come l'India rurale che non ha accesso all'elettricità. Una delle sue potenziali applicazioni è la desalinizzazione dell'acqua di mare. L'impianto solare spaziale delle stesse dimensioni fornisce 13 volte più energia di un impianto a terra di dimensioni simili. Con questo giungiamo alla fine dei vantaggi dell'energia solare spaziale, leggiamo gli svantaggi.
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Contro of Energia solare basata sullo spazio
1. Costruzione
Uno dei principali svantaggi dei satelliti solari spaziali è l' complessità coinvolta nella loro costruzione, soprattutto quando si tratta di satelliti con grandi strutture. Per costruire grandi satelliti, sono necessarie notevoli quantità di materiale da lanciare nello spazio. Anche l'assemblaggio, la manutenzione e la sostituzione di questi materiali sono cruciali nel tempo. È un processo periodico costoso e che richiede molto tempo e, con costi così elevati, sembra poco pratico.
2. Elevati costi di sviluppo
Lo sviluppo dell'energia solare spaziale è un processo costoso. È essenziale confrontare le spese per sviluppare l'energia solare spaziale con i costi del non perseguirla. Costruire questi sistemi nello spazio è costoso perché sono necessari un gran numero di lanci di space shuttle per trasportare tutti i materiali richiesti.
Per il basso costo: 4,000 tonnellate metriche (4 milioni di kg) x 9,000 $ di costo di lancio per kg, si stima intorno ai 36 miliardi di dollari. Per 80,000 tonnellate metriche (80 milioni di kg) x 43,000 $ di costo di lancio per kg, si stima intorno ai 3.4 trilioni di dollari.
3. Manutenzione elevata
Inviare energia solare dallo spazio alla Terra è costoso, ma è più difficile e costoso mantenere i componenti nello spazio. Sulla Terra, i componenti dei pannelli solari degradati o malfunzionanti vengono sostituiti e reinstallati in poche ore o giorni. Ma nello spazio questo non è così facile.
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4. Potenziale pericolo
I pannelli solari nello spazio affrontano molti pericoli, tra cui lo spazio detriti, asteroidi, polvere e radiazioni forti (non filtrate) dal sole. Tutti questi rappresentano un potenziale danno all'integrità del sistema solare spaziale.
5. Vita breve
I pannelli solari nello spazio hanno una durata di vita più breve a causa del duro ambiente spaziale rispetto ai pannelli solari sulla Terra. Anche questo ha bisogno di essere sostituito, il che richiede il lancio di materiali nello spazio, il che comporta maggiori spese. Questo è uno dei principali svantaggi nell'elenco dei pro e contro dell'energia solare basata sullo spazio.
6. Degradazione rapida
Migliori degradazione dei pannelli solari nello spazio è significativamente più elevato del degrado dei pannelli solari sulla Terra, circa otto volte superiore.
7. Spreco
Il trasporto dell'energia sulla Terra può presentare dei rischiInoltre, comporta una significativa perdita di energia durante il processo di trasporto.
Requisiti per l'energia solare spaziale
Affinché l'energia solare spaziale diventi realtà, è essenziale disporre della tecnologia e delle infrastrutture necessarie.
1. Trasmissione di potenza semplice ed efficace
È fondamentale valutare la trasmissione di energia dai satelliti alla superficie terrestre, con il minimo impatto ambientale.
2. Costruzione e operazioni in orbita su larga scala
I satelliti ad energia solare necessitano di grandi dimensioni per raccogliere una quantità significativa di energia, molto più grande della Stazione Spaziale Internazionale (ISS), che è attualmente il più grande veicolo spaziale mai costruito. Tuttavia, questi satelliti saranno meno complessi della ISS perché saranno composti da molte parti identiche.
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3. Veicoli di lancio a basso costo ed ecocompatibili
I veicoli di lancio progettati per un uso singolo sono stati costosi e, se usati frequentemente, possono contribuire all'inquinamento atmosferico. Tuttavia, diverse aziende private stanno attualmente lavorando allo sviluppo di veicoli di lancio più economici e riutilizzabili come soluzione a questi problemi.
Applicazioni di energia solare basate sullo spazio
Dopo anni di ricerche continue, i ricercatori ritengono che l'SBSP possa essere impiegato in vari ambiti, ma principalmente nella produzione di elettricità e nelle applicazioni spaziali.
1. Le principali applicazioni di SBSP sono: infrastrutture spaziali energetiche, satelliti, rover e veicoli spaziali.
2. Sostituisci combustibile fossile centrali elettriche come fonte di energia di riserva nei periodi in cui la produzione di energia eolica e solare è bassa.
3. Altre potenziali applicazioni includono la fornitura di acqua dolce attraverso il processo di desalinizzazione dell'acqua di mare.
4. Airbus vuole utilizzare l'energia solare prodotta nello spazio per contribuire a ridurre l'elevata impronta di carbonio del settore dell'aviazione. Non eliminerà l'uso di combustibili fossili negli aerei, ma potrebbe ridurre la quantità di gas serra rilasciati dagli aerei. Potrebbe eventualmente aumentare l'autonomia degli aerei in futuro.
5. Può essere utilizzato per produrre sostanze liquide che hanno un potenziale immenso come prodotti chimici industriali, combustibili, materiali da costruzione o prodotti, secondo il direttore della Liquid Sunlight Alliance presso il Caltech.
Dopo aver appreso i pro e i contro dell'energia solare spaziale e delle sue applicazioni, scopriamo qual è il futuro del sistema SBSP.
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Futuro del sistema di energia solare basato sullo spazio
L’energia solare dallo spazio è un’opzione fattibile, e se ampliato, può offrirci un'abbondante fonte di energia. Tuttavia, è anche incredibilmente impegnativo. Per ridurre l'elevato costo dell'invio di pannelli solari nello spazio, i produttori devono ridurre significativamente il loro peso attraverso importanti progressi. I pannelli solari a film sottile migliorati potrebbero aiutare.
Scienziati e ricercatori spaziali stanno lavorando per generare un fascio mantenuto e preciso che possa garantire una potenza costante e stabilizzare i satelliti. I paesi stanno già prendendo provvedimenti per rendere questa tecnologia operativa il prima possibile.
1. Cina
- Nel 2021 è già stato lanciato un piccolo satellite solare nella stratosfera per sfruttare l'energia dei sistemi solari spaziali.
- Si prevede di generare circa 1 megawatt di energia entro il 2030 e di sviluppare entro il 2050 un impianto solare spaziale commercialmente sostenibile.
2. Giappone
- I ricercatori sono riusciti a trasmettere energia elettrica in modalità wireless tramite microonde, il che rappresenta un grande progresso.
- I sistemi SBSP fanno parte delle loro visioni future di esplorazione spaziale.
3. Stati Uniti
- Partnership da 100 milioni di dollari tra Laboratorio di ricerca dell'aeronautica americana e Northrop Grumman per promuovere la tecnologia SBSP.
- Iniziativa da 17.5 milioni di dollari per sviluppare la tecnologia SBSP e generare energia a costi inferiori.
- Ricerca di sistemi di lancio riutilizzabili per ridurre i costi di assemblaggio e lancio dell'SBSP.
- Grazie all'impiego di nuove tecnologie, il concetto SPS-ALPHA MARK-II ha reso i progetti SBSP economicamente realizzabili.
Le fonti di energia rinnovabili hanno il potenziale per soddisfare il fabbisogno energetico mondiale sulla Terra. Con solo 22,000 miglia quadrate di pannelli solari, equivalente alla superficie del lago Michigan, tutti gli Stati Uniti avrebbero abbastanza elettricità, secondo i dati del governo statunitense.
La disponibilità di combustibili fossili è limitata e sono suscettibili di esaurimento in un momento prossimo. La ricerca e gli investimenti stanno spianando la strada a un futuro luminoso per il sistema SBSP che sarebbe un'opzione realistica e fattibile. Sebbene vi siano una serie di pro e contro dell'energia solare spaziale, trascurare comunque una possibile soluzione energetica non sarebbe una decisione saggia.
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