La investigación revela limitaciones terrestres para los satélites solares espaciales, y los desafíos logísticos se vuelven más importantes que los técnicos.

La energía solar basada en el espacio (SBSP) está surgiendo como una fuente de energía renovable viable, respaldada por desarrollos recientes como el Proyecto de Energía Solar Espacial de Caltech, que ha demostrado con éxito la transferencia de energía del espacio a la Tierra. Esta iniciativa se suma a varios otros proyectos piloto en todo el mundo, todos los cuales buscan aprovechar la energía solar prácticamente ilimitada disponible en la órbita geoestacionaria (GEO).

Un nuevo artículo publicado en Acta Astronautica por investigadores de Italia y Alemania subraya los desafíos asociados con las limitaciones logísticas al implementar SBSP a escala. Los investigadores intentaron estimar la cantidad máxima de energía que podría ser entregada por una flota de satélites SBSP colocados en GEO. Su análisis incluyó dos aspectos cruciales: determinar el número total de satélites operativos en órbita y cuantificar la potencia que cada satélite podría aportar a la red eléctrica global.

Para evaluar el posible número de satélites, los autores propusieron cuatro escenarios diferentes, aplicando diferentes niveles de restricciones pero manteniendo un ángulo de distancia mínima (MDA) consistente de 0,1°, garantizando una separación segura para evitar colisiones e interferencias entre satélites. Este MDA permitió un “rango de apertura” de 147 kilómetros, significativamente mayor que los propios satélites.

En el primer escenario, donde no se impusieron restricciones adicionales, los investigadores concluyeron que teóricamente hasta 3.600 satélites SBSP podrían operar en GEO, dado el parámetro MDA. El segundo escenario tuvo en cuenta los satélites existentes en órbita, reduciendo el número potencial a 2.509.

El tercer escenario introdujo consideraciones geográficas que son críticas para recibir energía de los satélites. A diferencia de las instalaciones oceánicas, las antenas o rectennas receptoras deben ubicarse en tierra dentro de los 30 grados del ecuador. Además, el tamaño del haz aumenta a medida que uno se aleja del ecuador, lo que requiere áreas de tierra más grandes para las rectennas. Esta restricción redujo la flota potencial de satélites a 1.771.

En el escenario final, el estudio limitó aún más el despliegue de rectennas a áreas con una densidad de población de más de 3.000 personas por kilómetro cuadrado, lo que refleja la necesidad de suficiente infraestructura eléctrica. Esta limitación redujo drásticamente el número de satélites potenciales a sólo 364, una reducción de casi el 90% en comparación con el primer escenario.

A pesar de estas limitaciones, los satélites todavía tienen la capacidad de generar una energía significativa. El cálculo de la producción total refleja el de las células solares terrestres, basándose en el área de superficie, la eficiencia, el ángulo de incidencia y los niveles de irradiancia, que siguen siendo relativamente consistentes en toda la GEO. Los autores estiman una superficie de 10 kilómetros cuadrados para cada panel solar, siendo una eficiencia del 20% una proyección realista basada en las tecnologías actuales. Sin embargo, sus cálculos indicaron una gran reducción en la producción potencial de 272 gigavatios (GW) por estación a una cantidad entregable estimada de sólo 1 GW por estación, teniendo en cuenta las pérdidas de transmisión.

Incluso en las condiciones más restrictivas, esta producción podría representar alrededor del 3% del consumo mundial de energía, una contribución modesta pero potencialmente significativa a los mercados energéticos mundiales.

Los investigadores reconocen que sus suposiciones pueden limitar demasiado la viabilidad del SBSP. Por ejemplo, una tasa de conversión del 0,3% entre la energía recogida en el espacio y la entregada a la red, o una limitación estricta en la ubicación de la reccena, podrían reflejar falsamente las capacidades de esta tecnología.

Sin embargo, la perspectiva de que SBSP pueda satisfacer algunas de las necesidades eléctricas del mundo subraya el creciente interés de empresas y países en explorar esta solución energética sostenible. El trabajo de los autores contribuye a una mejor comprensión de los beneficios y el impacto potencial del SBSP en el futuro de la generación de energía.