L’energia solare è sempre stata una parte importante dell’energia pulita umana. Abbiamo posizionato molti pannelli che raccolgono la luce solare sul campo solare e molte persone usano decorazioni rettangolari sul tetto per alimentare le loro case.
Ma questo meraviglioso alimentatore ha un avvertimento. I pannelli solari non possono raccogliere energia di notte. Per poter lavorare con la massima efficienza, hanno bisogno di quanta più luce solare possibile. Pertanto, per massimizzare le prestazioni di questi acchiappasole, i ricercatori stanno sviluppando un piano per inviarli in un luogo dove il sole non tramonta mai: lo spazio.
In teoria, se una pila di pannelli solari venisse mandata in orbita, potrebbe assorbire la luce solare e immagazzinare grandi quantità di elettricità anche nelle giornate più nebbiose e nelle notti più buie. Se questa energia viene trasmessa in modalità wireless alla terra, il nostro pianeta può respirare energia pulita e rinnovabile 24 ore su 24, 7 giorni su 7.
Nel contesto del peggioramento della crisi climatica, il successo del solare spaziale potrebbe essere più importante che mai. Mentre i leader mondiali si sono riuniti a Glasgow, in Scozia, per partecipare al vertice COP26, le condizioni climatiche sono ora al centro dell’attenzione. Il vertice è stato definito la 'migliore ultima occasione al mondo' per controllare la crisi.
CNET Science evidenzia alcune strategie future volte ad aiutare i paesi a ridurre le emissioni di carbonio umano. Le tecnologie di prossima generazione come il solare spaziale non possono risolvere i nostri problemi climatici – dobbiamo ancora decarbonizzare rapidamente il nostro sistema energetico – ma l’innovazione verde può aiutare a raggiungere l’obiettivo dell’accordo di Parigi: limitare il riscaldamento globale a un livello molto più basso Dal 2 alla fine di questo secolo, gradi Celsius (3,6 gradi Fahrenheit).
Per decenni, l’energia solare spaziale è stata nella mente degli appassionati di fantascienza e degli scienziati.
Agli inizi del 1900, lo scienziato e matematico russo Konstantin Tsiolkovsky (Konstantin Tsiolkovsky) introduceva costantemente una serie di progetti futuristici che immaginavano la tecnologia umana oltre la terra. È responsabile dell'evocazione di cose come ascensori spaziali, razzi orientabili e energia solare spaziale, hai indovinato.
Da quando i Bell Labs hanno inventato il primo 'pannello solare' di cemento negli anni '50, gli scienziati internazionali hanno lavorato duramente per trasformare in realtà la fantasia fantascientifica di Tsiolkovsky. Includono ricercatori giapponesi, l’esercito americano e il team che guida il progetto di energia solare spaziale presso il California Institute of Technology.
Il ricercatore senior del progetto Michael Kelzenberg ha affermato che il solare spaziale 'è stato ampiamente studiato alla fine degli anni '60 e '70, un po' come il periodo di massimo splendore del programma Apollo'.
Sfortunatamente, a causa del peso e del volume del materiale, la tecnologia di quell’epoca non era sufficientemente avanzata per realizzare questa impresa in modo economico ed efficiente. Senza spendere una fortuna, è molto difficile inviare i classici pannelli solari nello spazio tramite razzi.
La caratteristica unica e distintiva del metodo Caltech è la sua attenzione alla riduzione della massa dei componenti di un fattore compreso tra 10 e 100', ha affermato Harry Atwater, il ricercatore principale del progetto. 'Ciò è essenziale per ridurre i costi di produzione e di lancio e rendere economica l'energia solare spaziale.\
Il team del Caltech non ha spinto i pannelli solari tradizionali nello spazio, ma ha invece sostenuto un nuovo tipo di pannelli solari che fossero più leggeri, più compatti e pieghevoli. Hanno suggerito di inviare sul binario un gran numero di pannelli solari miniaturizzati ventilati simili a piastrelle.
Ogni singola piastrella ha tutto ciò di cui ha bisogno, come la generazione di energia fotovoltaica, per raccogliere l'energia solare. Quando sono collegati nello spazio, questi piccoli cubi sono essenzialmente un’enorme miniera di energia rinnovabile che fluttua intorno alla terra.
Sebbene il team abbia lavorato su una serie di materiali compositi per creare la struttura ultraleggera ideale, alcuni sono in realtà meno efficienti dei pannelli solari terrestri. Ma Kelzenberg ha sottolineato che nello spazio l''efficacia' ha acquisito un nuovo significato.
'L'aumento di efficienza deriva dal fatto che posizionandoli nello spazio, possono ricevere molta luce solare intensa perché la luce solare non deve passare attraverso l'atmosfera', ha detto. 'Trascorrono inoltre la maggior parte del tempo al sole 24 ore su 24.'
Quando la luce solare splende su questi pannelli, assorbiranno grandi quantità di corrente continua o energia CC. Nel meccanismo della squadra, questa energia viene convertita in radiofrequenze. Il prossimo passo è portare questo potere sulla terra.
Secondo il team, ciò avverrà attraverso le radiazioni a microonde. Sul nostro pianeta verrà emessa energia a radiofrequenza, che ricorda i campi solari nel deserto. Tuttavia, queste aree conterranno ricevitori con antenne per raccogliere l'energia raccolta al posto dei soliti pannelli solari.
Si tratta fondamentalmente della trasmissione di energia senza fili, che è il famoso suggerimento di Nikola Tesla alla fine del XIX secolo.
Kelzenberg ha affermato che l'uso di questa radiazione consente al sistema di funzionare in caso di pioggia e nebbia, di notte e durante lievi temporali, con il rischio di interruzione solo nelle peggiori condizioni atmosferiche. Tuttavia, una domanda spesso sollevata riguardo ai modelli di radiazioni wireless è se influenzeranno negativamente la vegetazione o le caratteristiche del terreno.
'La densità di potenza ricevuta sulla terra è equivalente alla densità di potenza nelle giornate soleggiate', ha spiegato. 'A questo proposito, il sistema solare spaziale può essere progettato per essere economico e sicuro.'
Kelzenberg ha affermato che come ulteriore precauzione di sicurezza si possono adottare misure familiari, come il blocco dell'area di ricezione. Le torri dei telefoni cellulari che utilizzano forme simili di comunicazione a onde hanno lo stesso effetto.
Dopo che i ricevitori sulla Terra ottengono energia sotto forma di radiofrequenza, lavoreranno con la stazione di terra per riconvertirla in energia CC, quindi convertirla in corrente alternata o corrente alternata e immetterla nella rete pubblica, ha affermato Atwater. .
Questo è un processo complicato, ma l'ultimo punto, l'alimentazione CA, è la vecchia elettricità convenzionale che carica il tuo iPhone tramite la presa di casa e fornisce vita al tuo laptop. Aspetto.
'Il nostro primo volo spaziale che dimostrerà la tecnologia dei moduli solari nello spazio è ora previsto che abbia luogo su un veicolo spaziale commerciale entro la fine del 2022', ha affermato Atwater.
Anche se il team non lancerà un vero e proprio accordo, condurrà un esperimento per dimostrare la fattibilità di queste tecnologie su scala più piccola. Questa sarebbe una forma temporanea e più semplice dell'invenzione. Invieranno anche alcune celle solari che non hanno mai visto il vuoto nello spazio prima.
Non solo può aiutare ad alimentare aree remote e bilanciare la rete per prevenire interruzioni di corrente, ma può anche fornire energia per operazioni minerarie su altri pianeti.
'Il solare spaziale può essere distribuito in aree remote della terra dove non esiste una rete elettrica esistente; può anche generare energia di base sulla Luna o su Marte attraverso uno schema di generazione di energia orbitale simile e lanciarla in superficie,' ha spiegato Atwater .
La cosa più importante è che gli esseri umani possano utilizzare l’energia solare 24 ore su 24, 7 giorni su 7, per generare energia sufficiente a soddisfare le esigenze crescenti del nostro pianeta e possano persino sostituire l’energia nucleare o quella a carbone. 'A differenza dei pannelli solari sulla Terra, rappresenta una fonte di energia di 'carico di base' continuamente disponibile,' ha detto Atwater.
Kelzenberg ha aggiunto: 'Ecco perché riteniamo che possa svolgere un ruolo importante nel raggiungimento di una rete completamente a zero emissioni di carbonio in futuro'.
Naturalmente c’è ancora molta strada da fare. Anche se l’esperimento del 2022 del team avrà successo, dovrà comunque considerare i costi di produzione e le questioni legali che occupano lo spazio orbitale (potrebbero esserci restrizioni governative). Continueranno inoltre ad esistere domande sulla fattibilità della sostituzione delle reti elettriche conosciute con centrali solari spaziali.
Penso che possiamo certamente essere d'accordo sul fatto che il costo per ottenere un pannello solare a buon mercato e metterlo a terra sarà molto inferiore al costo per lanciarlo nello spazio,' ha detto Kelzenberg. 'Ma il vero vantaggio dell'energia solare spaziale è la capacità di fornire energia solare giorno e notte.\
