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Centrali fotovoltaiche orbitanti per combattere il riscaldamento globale

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Sembra fantascienza: gigantesche centrali solari fluttuanti nello spazio che irradiano enormi quantità di energia sulla Terra. E per molto tempo, il concetto – sviluppato per la prima volta dallo scienziato russo Konstantin Tsiolkovsky, negli anni ’20 – è stato principalmente un’ispirazione per gli scrittori.
Un secolo dopo, tuttavia, gli scienziati stanno facendo enormi passi avanti nel trasformare il concetto in realtà. L’Agenzia spaziale europea ha realizzato il potenziale di questi sforzi e ora sta cercando di finanziare tali progetti, prevedendo che la prima risorsa industriale che otterremo dallo spazio sarà il “energia irradiata”.
Il cambiamento climatico è la sfida più grande del nostro tempo, quindi la posta in gioco è molto alta. Dall’aumento delle temperature globali al cambiamento dei modelli meteorologici, gli impatti del cambiamento climatico si fanno già sentire in tutto il mondo. Il superamento di questa sfida richiederà cambiamenti radicali nel modo in cui generiamo e consumiamo energia.
Le tecnologie per le energie rinnovabili si sono sviluppate drasticamente negli ultimi anni, con una maggiore efficienza e costi inferiori. Ma uno dei principali ostacoli al loro assorbimento è il fatto che non forniscono una fornitura costante di energia. I parchi eolici e solari producono energia solo quando soffia il vento o splende il sole, ma abbiamo bisogno di elettricità 24 ore su 24, ogni giorno. In definitiva, abbiamo bisogno di un modo per immagazzinare energia su larga scala prima di poter passare alle fonti rinnovabili.

Benefici dello spazio

Un modo possibile per aggirare questo problema sarebbe quello di generare energia solare nello spazio. Ci sono molti vantaggi in questo. Una centrale solare spaziale potrebbe essere illuminata dal Sole 24 ore al giorno. L’atmosfera terrestre assorbe e riflette parte della luce solare, quindi le celle solari sopra l’atmosfera riceveranno più luce solare e produrranno più energia.
Ma una delle sfide chiave da superare è come assemblare, lanciare e distribuire strutture così grandi. Una singola centrale solare potrebbe avere una superficie pari a 10 chilometri quadrati, equivalenti a 1.400 campi da calcio. Anche l’uso di materiali leggeri sarà fondamentale, poiché la spesa maggiore sarà il costo del lancio della stazione nello spazio su un razzo.
Una soluzione proposta è quella di sviluppare uno sciame di migliaia di satelliti più piccoli che si uniranno e si configureranno per formare un unico grande generatore solare. Nel 2017, i ricercatori del California Institute of Technology hanno delineato i progetti per una centrale elettrica modulare, composta da migliaia di celle solari ultraleggere. Hanno anche dimostrato un prototipo di tegola che pesa solo 280 grammi per metro quadrato, simile al peso della carta.
Recentemente, per questa applicazione si stanno esaminando anche gli sviluppi nella produzione, come la stampa 3D. All’Università di Liverpool, si stanno esaminando nuove tecniche di produzione per stampare celle solari ultraleggere sulle vele solari. Una vela solare è una membrana pieghevole, leggera e altamente riflettente in grado di sfruttare l’effetto della pressione di radiazione del Sole per spingere in avanti un veicolo spaziale senza carburante. Lo studio mira a comprendere come incorporare celle solari su strutture solari a vela per creare grandi centrali solari prive di carburante.
Questi metodi ci consentirebbero di costruire le centrali elettriche nello spazio. In effetti, un giorno potrebbe essere possibile fabbricare e schierare unità nello spazio dalla Stazione Spaziale Internazionale o dal futuro Lunar Gateway che orbiterà attorno alla Luna. Tali dispositivi potrebbero infatti aiutare a fornire energia sulla Luna.
Le possibilità non finiscono qui. Mentre attualmente dipendiamo dai materiali della Terra per costruire centrali elettriche, gli scienziati stanno anche valutando l’utilizzo di risorse dallo spazio per la produzione, come i materiali reperibili sulla Luna.
Un’altra grande sfida sarà inviare sulla Terra l’energia prodotta. Il piano è convertire l’elettricità dalle celle solari in onde di energia e utilizzare i campi elettromagnetici per trasferirle su un’antenna sulla superficie terrestre. L’antenna riconvertirà le onde in elettricità. I ricercatori guidati dalla Japan Aerospace Exploration Agency hanno già sviluppato progetti e dimostrato un sistema orbiter che dovrebbe essere in grado di farlo .
C’è ancora molto lavoro da fare in questo campo, ma l’obiettivo è che le centrali solari nello spazio diventeranno una realtà nei prossimi decenni. I ricercatori cinesi hanno progettato un sistema chiamato Omega, che mirano a rendere operativo entro il 2050. Questo sistema dovrebbe essere in grado di fornire 2 GW di potenza alla rete terrestre al massimo delle prestazioni, che è una quantità enorme.
I satelliti ad energia solare più piccoli, come quelli progettati per alimentare i rover lunari, potrebbero essere operativi anche prima.
In tutto il mondo, la comunità scientifica sta dedicando tempo e sforzi allo sviluppo di centrali solari nello spazio. La nostra speranza è che un giorno possano essere uno strumento vitale nella nostra lotta contro il cambiamento climatico.
Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l’ articolo originale.

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