No es una historia de ciencia ficción: la producción de energía fotovoltaica directamente en el espacio y su posterior transmisión y utilización en la Tierra es el núcleo del proyecto Solaris de la Agencia Espacial Europea, en el que también participamos. Primer objetivo importante: poner en órbita una central de un megavatio para 2030. Los resultados del proyecto también serán útiles para aplicaciones fotovoltaicas «terrestres».
La energía solar espacialya existe desde hace más de 60 años: en 1958, el satélite estadounidense Vanguard I fue el primer vehículo espacial que utilizó un panel con una potencia inferior a un vatio para hacer funcionar el radiotransmisor. El satélite dejó de funcionar unos años más tarde, pero sigue en órbita: no solo allanó el camino para el uso de la energía del Sol en el espacio, sino que también es el objeto en órbita más antiguo creado por el ser humano. Mientras tanto, la tecnología ha avanzado: hoy, la Estación Espacial Internacional está equipada con más de 400 metros cuadrados de paneles, que le proporcionan más de 240 000 veces la energía de aquella primera pequeña instalación en el Vanguard.
Pero si es posible abastecer de energía solar a los vehículos espaciales, ¿puede esta energía renovable transmitirse también a la Tierra,de forma continua y constante, con mayor eficacia, a cualquier hora del día y sin que las condiciones meteorológicas interfieran? Este es el reto del proyecto SOLARIS para los próximos años.
Energía del espacio
Este es el objetivo de la Agencia Espacial Europea con el proyecto SOLARIS, que comenzará en 2023, y en el que también participa el Grupo Enel, gracias a su experiencia en tecnología fotovoltaica, redes de distribución y almacenamiento y, por tanto, en general, en la construcción de grandes plantas de producción a partir de fuentes renovables y la posterior gestión de la energía producida. En el proyecto SOLARIS, Enel ha realizado una importante contribución en la definición preliminar de los posibles modelos de negocio y en la definición del dimensionamiento de las centrales en órbita, además de proporcionar directrices básicas para la instalación de estaciones receptoras de energía desde el espacio.
La idea es construir centrales solares en el espacio, a 36 000 km de la superficie terrestre, en una órbita geoestacionaria: es decir, una órbita circular alrededor del ecuador, que coincide con el periodo de rotación de la Tierra. Los paneles estarían siempre expuestos al Sol, produciendo así energía prácticamente a todas las horas del día y en todas las estaciones, salvo unos pocos días al año, durante el periodo de los equinoccios (la transición del invierno a la primavera y luego del verano al otoño), debido al cono de sombra generado por la Tierra.
Los paneles espaciales no son como los que se utilizan normalmente en los sistemas fotovoltaicos de nuestro planeta. Son más ligeros y multiunión, es decir, están formados por varias capas, cada una de ellas de un material semiconductor distinto y, por tanto, capaz de absorber una parte diferente del espectro de la luz solar, lo que permite extraer más energía para la misma superficie expuesta. No utilizan silicio, sino materiales como el arseniuro de indio o el arseniuro de galio, y permiten alcanzar mayores niveles de eficiencia: actualmente tienen una eficiencia del 30 %, pero se espera que alcancen el 40 % en un plazo de 10 años (los utilizados para las centrales de generación en la Tierra se detienen actualmente en el 21-22 %, mientras que el panel HJT desarrollado en nuestra fábrica 3Sun de Catania alcanza el 24,5 %).
Evaluación de la eficiencia en 2025, primer lanzamiento en 2030
La primera fecha importante para SOLARIS está fijada para el año que viene, 2025. Para entonces habrá que evaluar cuál es la eficacia real de la transmisión, es decir, qué cantidad de la energía producida en órbita llegaría a la Tierra. No a través de un cable gigante o un ascensor espacial –eso sigue siendo ciencia ficción por el momento–, sino mediante un sistema inalámbrico. La energía de microondas se transmite a la Tierra y es «recolectada» por una serie de antenas que la transforman en electricidad y la introducen en la red.
La transmisión de energía desde el espacio se llevó a cabo por primera vez en 2023, gracias a una tecnología desarrollada por el Instituto Tecnológico de California y utilizada por el satélite Space Solar Power Demonstrator. Un experimento demostró la viabilidad técnica encendiendo dos luces led.
Sin embargo, ahora se trata de comprender la viabilidad industrial y económica y la sostenibilidad del proceso. Una central de 1 gigavatio tendría un peso aproximado de unas 11 000 toneladas, y se necesitan 100 lanzamientos para poner todo el material en órbita. Para ser un sistema económicamente viable, la eficacia de transmisión, es decir, la proporción de la energía producida en órbita que llegaría a la Tierra, que aún es una incógnita, tendría que ser superior al 90 %.
Si todo va bien, el siguiente paso, para 2030, será poner en órbita el primer parque solar: una planta de 1 MW ya montada, capaz de ampliarse automáticamente.
Parques solares del futuro
Después será el turno de centrales cada vez más potentes, de hasta 1 gigavatio de potencia instalada entre 2040 y 2045, para iniciar una verdadera aplicación comercial de la nueva tecnología.
Estas centrales solares espaciales estándar de 1 GW serían estructuras metálicas con paneles fotovoltaicos montados en peine, sobre una superficie total de unos 5 kilómetros cuadrados, con una gran antena de transmisión. En la Tierra, para recibir las microondas, habría otras antenas, que cubrirán una superficie de unos 25 kilómetros cuadrados.
Un gigavatio de potencia instalado en el espacio puede producir 6 o 7 veces más energía que uno instalado en la Tierra, prácticamente las 24 horas del día. Así que, si todo va bien, también cabe esperar una carrera por la fotovoltaica espacial por parte de Estados y empresas.
El impacto en la energía solar «terrestre»
El proyecto SOLARIS también actúa como catalizador en el desarrollo de células fotovoltaicas cada vez más eficientes que también pueden utilizarse en instalaciones de producción en la Tierra.
Actualmente, las células solares para aplicaciones especiales se fabrican con complejos métodos microelectrónicos y su coste es extremadamente elevado. Por ello, el proyecto tiene un doble objetivo: aumentar la eficiencia de los paneles solares hasta un altísimo 40 % y reducir el coste de producción.
Por tanto, el objetivo de alta eficiencia a bajo coste podría permitir el desarrollo de toda una nueva generación de paneles solares para aplicaciones terrestres: primero solo para aplicaciones domésticas y después, con el desarrollo de tecnología, para instalaciones de producción a gran escala en tierra. Se confirma así la energía solar como pilar de la transición energética y se contribuye al objetivo de producir casi el 90 % de la energía mundial a partir de fuentes renovables para 2050.
