¿Puede un enjambre de paneles solares en el espacio solucionar nuestros problemas energéticos?

Una gran estación espacial orbita la Tierra. Captura energía solar y la transmite al planeta mediante microondas, solucionando buena parte de los problemas energéticos de la especie humana. Es solo ciencia ficción (por ahora), y además ciencia ficción de la clásica. Este es el telón de fondo de Razón, un relato escrito por Isaac Asimov en 1941 en el que el autor explora dilemas filosóficos relacionados con la inteligencia artificial y los robots, dilemas que quizá hoy también debiéramos revisitar. Pero primero vamos a hablar de lo de las placas solares en el espacio.

Desde que Asimov lo imaginó hace más de 80 años, el tema ha sido objeto habitual de la investigación científica. La fotovoltaica espacial parece todavía algo lejano, pero en la última década la ESA, la NASA o las agencias espaciales de Japón (JAXA) y de Reino Unido (UKSA) han llevado a cabo estudios de viabilidad de diferentes tecnologías y tienen planes iniciales para ponerlas a prueba. Más recientemente, un estudio llevado a cabo por investigadores del King’s College de Londres y de la universidad de Xi’an Jiaotong (Suzhou, China) ha puesto en cifras el impacto potencial de esta tecnología: los paneles solares espaciales reducirían un 80% la necesidad de energía eólica y solar terrestre en Europa y podrían abaratar los costes del sistema eléctrico europeo en hasta un 15%.

Listo, problemas de energía y de cambio climático solucionados de un plumazo. Ahora solo tenemos que montar una inmensa planta fotovoltaica en la órbita terrestre.

La tecnología para transmitir energía solar desde el espacio

El estudio del King’s College y de la Universidad de Xi’an Jiaotong analiza dos soluciones tecnológicas que llevan tiempo sobre la mesa. Las soluciones conceptuales que la NASA considera (en un análisis publicado a principios del año pasado) como las que mayor viabilidad muestran a largo plazo son la colmena heliostática y la vela solar rectangular.

Los heliostatos son dispositivos con un espejo que refleja la luz solar hacia un objetivo fijo (el punto de producción de electricidad). La NASA plantea colocarlos en forma de colmena y siempre orientados hacia el sol, lo que permite que se pueda generar energía sin apenas interrupciones, las 24 horas del día.

Por otro lado, la segunda propuesta es más sencilla y consiste en colocar paneles solares planos en una gran configuración rectangular que se va moviendo para estar siempre orientada hacia el sol. Permitiría también producir energía sin pausa, pero de forma algo menos eficiente.

Utilizando un modelo informático de la futura red eléctrica del continente europeo y analizando con bastante detalle la viabilidad económica de ambas propuestas, los investigadores del King’s College de Londres y de la Universidad de Xi’an Jiaotong señalan que el diseño más favorable es el de la colmena heliostática, ya que podría ofrecer una disponibilidad energética continua durante el 99% del tiempo y suponer un ahorro para la red europea de energía de entre el 7 y el 15%.

Los peros de la energía solar espacial

“Alcanzar las emisiones cero netas en 2050 requerirá una transición significativa hacia las energías renovables en la que esta tecnología emergente podría desempeñar un papel fundamental”, señala Wei He, autor principal del estudio y profesor del Departamento de Ingeniería del King’s College en una nota de prensa de la universidad. “Por primera vez, hemos demostrado el impacto positivo que la energía solar espacial podría tener en Europa. Aunque su viabilidad está todavía siendo evaluada, nuestra investigación destaca el enorme potencial económico y ambiental de adoptarla”.

El estudio, sin embargo, deja algunos aspectos sin cubrir. Asume que la tecnología necesaria para producir energía fotovoltaica en el espacio estará disponible en 2050, a pesar de que está en una etapa muy inicial de desarrollo y no se sabe si va a ser viable técnicamente, y no contempla ni la congestión de la órbita terrestre (en la que cada vez operan más satélites y se acumula más basura espacial) ni las dificultades de transmitir toda la energía producida de vuelta a la Tierra, entre otros aspectos.

“El artículo muestra un análisis detallado de la viabilidad económica de dos grandes diseños espaciales orientados siempre al sol propuestos por la NASA”, señala Olga Zamora, astrónoma de soporte en el Instituto de Astrofísica de Canarias en declaraciones a Science Media Centre España. “La idea es muy antigua y conocida en el sector, pero siempre se había considerado inviable por el alto coste económico y los desafíos tecnológicos. De hecho, el artículo no aborda cuestiones técnicas detalladas, como los posibles problemas en la construcción, lanzamiento, puesta en órbita, ensamblaje orbital, generación de basura espacial, necesidad de nuevos marcos regulatorios, viabilidad de la transmisión sin cables por radio a la Tierra y posible impacto en la astronomía”.

“El estudio presenta un sólido argumento sobre por qué deberíamos considerar apoyar el desarrollo de estas tecnologías para explorar su futura viabilidad”, añade Pep Canadell, director ejecutivo del Global Carbon Project, también para Science Media Centre España. “Sin embargo, las tecnologías necesarias para transmitir energía desde el espacio están lejos de ser operativas y requieren una inversión muy grande en investigación y desarrollo, sin ninguna garantía de que funcionen finalmente. Los costes de estas tecnologías en el estudio son todavía muy teóricos y hay un riesgo alto de que nunca serán económicamente competitivos frente a otras fuentes de energías limpias”, señala.

“Aunque es importante invertir en estas nuevas fuentes de energía, que se beneficiarán de lo que ya es un rápido desarrollo de las tecnologías aeroespaciales, al mismo tiempo necesitamos acelerar el despliegue de las energías limpias —solar y eólica— que ya tenemos disponibles hoy aquí en la Tierra”, concluye Canadell. “Sabemos cómo cubrir los millones de tejados que existen en polígonos industriales y casas, y sabemos cómo construir parques eólicos muy eficientes, solares y de baterías. Lo que no deberíamos hacer es esperar a que una posible futura tecnología nos solucione los problemas de hoy”.

Vayamos o no a ver convertirse en realidad el sueño de Asimov, lo que sí es cierto es que las grandes agencias espaciales están incluyendo la energía solar espacial en sus planes. La japonesa JAXA planea probar la transmisión de energía solar desde el espacio en los próximos meses, algunos informes señalan que China tiene planes para construir una central fotovoltaica espacial de un kilómetro cuadrado en los próximos años, el Reino Unido tiene en marcha un programa para lanzar una planta solar experimental al espacio en 2030, y la ESA se ha emplazado a tomar una decisión sobre si lanzar o no un programa de estas características antes de que acabe el año.