A energia solar pode vir de painéis espaciais à medida que a tecnologia avança
Imagine um enorme campo de painéis solares, espalhados em uma linha contínua por quase um quilômetro quadrado de terra. Agora leve essa imagem para o espaço, com uma estrutura gigante a dezenas de milhares de quilómetros acima da superfície da Terra, e terá uma noção do que a energia solar baseada no espaço está a tentar alcançar.
O impulso para esta fonte de energia não vem apenas das suas vantagens em relação à energia solar terrestre, mas também das características que a diferenciam da maioria das outras fontes de energia.
Os proponentes dizem que pode ajudar partes do mundo que lutam para explorar formas mais tradicionais de energia – quer devido à sua localização remota, quer porque a infra-estrutura associada simplesmente não existe.
Por que escrevemos isso
Os painéis solares no espaço têm o potencial de levar energia a locais remotos ou áreas afetadas por um desastre natural. Empresas privadas e outras estão trabalhando para aperfeiçoar a tecnologia.
“Solar, fusão, nuclear, carvão – você escolhe – é preciso ter uma usina em algum lugar e fornecer a infraestrutura para apoiá-la”, diz Paul Jaffe, ex-engenheiro eletrônico do Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA. “Com a energia solar espacial, você tem o potencial de redirecionar a energia de um satélite para qualquer lugar da Terra.”
A tecnologia está avançando
Num sinal de que a tecnologia está a ir além da ficção científica, a Space Solar, uma startup britânica, estabeleceu recentemente uma parceria pioneira a nível mundial com uma empresa de energia islandesa para fornecer energia solar a partir do espaço até 2030 – prevendo satélites suficientes para abastecer cerca de 3.000 casas.
A Space Solar também ultrapassou outro marco ao ser a primeira a demonstrar a tecnologia de transferência de energia de 360 graus – o que significa que os painéis solares podem enviar energia de volta para a Terra, independentemente de como giram para continuarem voltados para o Sol.
Enquanto isso, a startup com sede na Califórnia afirma que lançará uma constelação de espelhos orbitais até 2025 para estender as horas de luz solar disponíveis para os painéis solares na Terra.
E no ano passado, um protótipo do Instituto de Tecnologia da Califórnia coletou energia solar no espaço e emitiu uma quantidade detectável pela primeira vez. A China e o Japão planeiam seguir o exemplo – até 2028 e 2025, respetivamente.
“Estou realmente muito otimista”, diz Martin Soltau, co-CEO e cofundador da Space Solar. “Há robótica muito mais complicada no espaço neste momento, como o rover de Marte – não precisamos de nada tão complicado.”
A ideia da energia solar espacial é colher a energia do Sol muito além dos caprichos dos sistemas climáticos do nosso planeta, e tão alto que a visão do Sol a partir dos painéis solares quase nunca é obscurecida.
A energia captada por estes painéis solares seria convertida em ondas de rádio (ou, em alguns casos, lasers) e transmitida para uma estação receptora na Terra, utilizando o conceito de transmissão de energia sem fio, onde as ondas de rádio seriam, por sua vez, convertidas em eletricidade.
Em algumas versões, o hardware funcionaria simplesmente como espelhos gigantes, refletindo os raios solares para os painéis solares na superfície do planeta, permitindo-lhes converter energia em eletricidade antes que o sol os atinja diretamente pela manhã ou ao anoitecer.
Essas estruturas de coleta de luz solar seriam incomparáveis em tamanho com qualquer coisa atualmente em órbita: 3.000 vezes a área de superfície da Estação Espacial Internacional, de acordo com um estudo da NASA sobre projetos representativos.
O custo é o maior obstáculo. Na verdade, um relatório da NASA descobriu que a energia solar baseada no espaço poderia ser 12 a 80 vezes mais cara do que as alternativas terrestres. Mas o relatório diz que ele teve que fazer suposições porque a tecnologia é muito nova.
“Descobrimos que os custos são realmente dominados pelo lançamento e produção”, diz Erica Rodgers, diretora de programas avançados do Escritório de Tecnologia, Política e Estratégia da NASA e principal autora do relatório.
Quanto aos custos de lançamento, o aumento ocorreu em meados de outubro com o quinto voo de teste da Starship da SpaceX, o foguete mais poderoso já construído. Pela primeira vez no mundo, a seção propulsora alcançou o limite do espaço e depois desceu para ser pega por dois braços de aço na torre da plataforma de lançamento.
Uma nova tentativa em novembro teve menos sucesso, mas foguetes SpaceX Falcon menores já demonstraram capacidade de reutilização. No entanto, esses mísseis são devolvidos às plataformas no mar e precisam ser rebocados para terra e reformados ao longo de várias semanas. A aspiração da Starship de relançar dentro de algumas horas, juntamente com a sua enorme capacidade, poderia reduzir significativamente o custo de acesso ao espaço.
“A Starship é o tipo de capacidade que será necessária”, diz Soltau, da Space Solar. “Precisamos ter um certo número de fornecedores de lançamento para ter resiliência e mantê-los competitivos, mas esse mercado está evoluindo rapidamente”.
Uma preocupação citada por alguns críticos é o nível de emissões de gases de efeito estufa que seriam produzidos ao colocar um sistema solar espacial em órbita. No entanto, o relatório da NASA conclui que as emissões por unidade de electricidade gerada provavelmente estarão em linha com as produzidas pela construção de um sistema de energia limpa na Terra.
E, embora provavelmente sejam caras, as capacidades solares baseadas no espaço poderiam moderar os custos.
Por exemplo, uma operação mineira remota, longe de qualquer rede eléctrica, teria de pagar muito mais do que a média pela sua energia. Poderia revelar-se mais barato construir uma estação receptora de energia solar localizada no espaço, em vez de desembolsar infra-estruturas para se ligar à rede ou gerar a sua própria energia.
Da mesma forma, após um desastre natural, quando a rede tiver sofrido danos catastróficos, poderiam ser trazidos receptores temporários para obter energia a partir de instalações solares espaciais.
Nesses cenários, dizem alguns, esta tecnologia poderá encontrar o seu nicho inicial, mesmo que os custos permaneçam elevados nos primeiros dias.
As preocupações incluem o impacto na saúde humana
Mas mesmo que o preço seja aceitável e a tecnologia esteja a desenvolver-se sem problemas, ainda existem questões que causam preocupação.
O estabelecimento de regulamentos e padrões internacionais será fundamental por vários motivos. Uma delas, diz Soltau, é garantir a interoperabilidade “para que um país da África, por exemplo, possa construir uma antena e saber que ela foi construída de acordo com um padrão para poder receber energia de qualquer satélite de energia solar”.
Outras preocupações incluem se a radiação de energia para a Terra causará interferência nas comunicações, por exemplo, ou prejudicará a saúde humana.
As frequências usadas pelas ondas de rádio solares espaciais podem ser definidas para uma largura de banda que causará interferência mínima a outros sistemas. Os operadores podem garantir que o equipamento em uso emita uma intensidade máxima de feixe bem abaixo de qualquer coisa que possa ser prejudicial. A Space Solar, por exemplo, afirma que sua tecnologia não pode transmitir mais do que um quarto da intensidade do sol ao meio-dia.
“A analogia aqui é que se você tiver um secador elétrico em sua casa, a corrente que entra nele seria obviamente muito perigosa se você não tivesse isolamento e regulamentações”, diz o Dr. Jaffe, agora na Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa. “Talvez tenhamos que fazer algo semelhante para a energia solar espacial.”
