Un gruppo di scienziati del King’s College di Londra ha analizzato il potenziale dei pannelli solari spaziali (Sbsp) utilizzando progetti basati sulle proiezioni della Nasa relative ai costi e alle prestazioni per il 2050.
La loro analisi ha utilizzato un progetto a basso livello di maturità tecnologica (TRL) e vicino al carico di base che incorpora riflettori a specchio, o eliostati, che dirigono la luce solare verso un unico concentratore, consentendo una disponibilità di energia annuale pari a quasi il 99,7%.
Lo studio ha rilevato che questo progetto Sbsp può ridurre i costi totali dei sistemi dal 7% al 15%, compensare fino all’80% dell’energia eolica e solare e ridurre l’utilizzo delle batterie di oltre il 70% (anche se hanno osservato che l’idrogeno rimane importante per il bilanciamento stagionale).
Il loro studio, intitolato “Assess space-based solar power for European-scale power system decarbonization” (Valutazione dell’energia solare spaziale per la decarbonizzazione del sistema energetico su scala europea), è stato pubblicato sulla rivista scientifica Joule ad agosto.
“L’Sbsp può fornire una generazione rinnovabile quasi continua e coprire una vasta gamma di aree quando viene implementato nello spazio. Come mostriamo nell’articolo, il suo ruolo varia in modo significativo a seconda delle dimensioni del sistema”, ha dichiarato a pv magazine il dottor Wei He, autore corrispondente e docente senior presso il dipartimento di ingegneria del King’s College di Londra.
I ricercatori del King’s College sostengono che il loro studio sia il primo a esplorare i potenziali benefici dell’Sbsp per le reti europee e il primo a fornire una stima dei costi dell’utilizzo di questa tecnologia nel mercato europeo.
Secondo He, la reazione allo studio da parte dell’industria fotovoltaica è stata finora contrastante. “Ho ricevuto reazioni diverse, dall’entusiasmo allo scetticismo. Alcuni ritengono che l’Sbsp sia ancora lontano dalle attuali priorità dell’industria fotovoltaica e delle reti elettriche, mentre altri settori, come l’economia spaziale e il solare spaziale, sono molto entusiasti di questa valutazione”.
Alla domanda se le aziende di stoccaggio dell’energia abbiano motivo di preoccuparsi dell’SBSP come tecnologia concorrente, He ha risposto che non è così. “Non considero l’Sbsp una preoccupazione importante per le aziende di stoccaggio dell’energia, poiché il suo sviluppo rimane altamente incerto fino al 2050, nonostante il suo grande potenziale. Nel complesso, lo stoccaggio dell’energia rimarrà fondamentale ora e in futuro, anche con le previsioni ottimistiche della Nasa sullo sviluppo dell’Sbsp”.
“Se fossi un fornitore di stoccaggio di energia, monitorerei i progressi dell’Sbsp, così come altri generatori puliti continui come la fusione nucleare, considerando la loro portata e ubicazione, ed esaminerei come cambia il ruolo dello stoccaggio di energia nei diversi luoghi e nel tempo”, ha affermato l’accademico.
Sebbene il documento riconosca il potenziale dell’Sbsp nell’aiutare l’Europa a raggiungere il suo obiettivo di zero emissioni nette entro il 2050, gli autori aggiungono che la fattibilità della tecnologia è ancora in fase di valutazione.
Oltre al progetto con TRL inferiore che ha dato risultati convincenti, gli scienziati hanno esaminato anche un altro progetto, anch’esso basato sulle proiezioni della Nasa per il 2050. Si trattava di un progetto planare parzialmente intermittente con TRL più elevato, che è risultato meno competitivo in termini di costi rispetto alla prima opzione. Secondo lo studio, sarebbero necessarie ulteriori riduzioni dei costi per competere sia con il progetto eliostato che con le energie rinnovabili terrestri.
Il primo progetto ingegneristico per un satellite di energia solare è stato realizzato dall’ingegnere della Nasa Peter Glaser nel 1968. La diffusione su larga scala dell’Sbsp è stata limitata da problemi quali gli elevati costi iniziali di capitale, il rischio di detriti orbitali, le normative sulla sicurezza dei fasci e l’accettazione da parte dell’opinione pubblica delle stazioni di ricezione su scala chilometrica basate sulla Terra.
Tuttavia, recenti traguardi tecnologici come le celle fotovoltaiche multigiunzione e leggere che raggiungono un’efficienza vicina al 47%, il fatto che l’assemblaggio modulare in orbita e le dimostrazioni di successo dell’alimentazione wireless abbiano tutti raggiunto livelli di maturità tecnologica (TRL) di medio livello suggeriscono che l’Sbsp potrebbe evolversi “da un concetto di nicchia a una soluzione tecnicamente fattibile entro il 2030”, afferma il documento.
Il documento aggiunge che i costi associati al lancio di questi sistemi si sono notevolmente ridotti grazie ai veicoli di lancio riutilizzabili e che i progressi nella progettazione dei sistemi hanno ulteriormente rafforzato le basi tecniche dell’Sbsp.
Sebbene permangano ostacoli alla produzione in orbita e quadri normativi, le principali agenzie spaziali stanno “definendo attivamente percorsi normativi, motivando la necessità di comprendere il potenziale contributo dell’Sbsp agli obiettivi di zero emissioni nette”, osserva il documento.
Anche il settore privato sta facendo passi da gigante e l’Sbsp è un settore in crescita. L’azienda britannica Space Solar ha recentemente dimostrato la fattibilità della produzione in orbita nell’ambito del suo programma di ricerca Cassidi.
“Durante lo sviluppo di questo lavoro, come descritto nell’articolo, non abbiamo consultato alcuna azienda britannica o europea operante nel settore dell’energia solare spaziale, poiché le specifiche Sbsp si basano interamente sul rapporto della NASA. Tuttavia, ora siamo in contatto con aziende come Space Solar e abbiamo avviato discussioni sull’Sbsp”, ha affermato He.
L’articolo degli scienziati afferma che l’Europa può avvalersi della sua tradizione di cooperazione multinazionale, compresi lo scambio transfrontaliero di energia elettrica e le iniziative satellitari nell’ambito dell’Agenzia spaziale europea, per sviluppare e gestire un’infrastruttura Sbsp centralizzata.
“Come soluzione su scala continentale per fornire un approvvigionamento rinnovabile stabile e di base, l’Sbsp ridurrebbe la dipendenza del continente dall’energia elettrica prodotta dal gas, diminuendo così le emissioni e migliorando la sicurezza energetica”, afferma l’articolo.
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