Energia solar espacial não é mais tão espacial

Apenas cinco anos atrás, a ideia de colher energia solar no espaço sideral e transmiti-la para gerar eletricidade na Terra parecia bastante absurda. Bem, a busca chegou mais perto nos últimos dois anos, e uma nova descoberta do Laboratório de Pesquisa do Exército indica que os EUA estão a apenas alguns anos de fazer a energia solar espacial acontecer.

Se você está se perguntando por que se dar ao trabalho de enviar energia solar do espaço quando você pode colhê-la aqui na Terra com a última geração de células solares de baixo custo, essa é uma boa pergunta.

Os fãs da energia solar espacial tentam responder a essa pergunta desde pelo menos 2010, quando a National Space Society, com sede nos Estados Unidos, se uniu a pesquisadores da Índia para enfrentar o desafio.

Em 2014, o Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA contribuiu com esta observação:

“E se você pudesse capturar energia solar no espaço e enviá-la para a Terra? E se você pudesse lançar centenas de módulos para tal satélite e então usar robôs para montar toda a matriz no espaço? Você poderia alimentar uma instalação militar, uma cidade – mesmo em um dia nublado, mesmo à noite.”

Pesquisadores da Marinha já estavam bem adiantados com seu projeto de energia solar espacial até então e, em 2015, Northrup Grumman saltou para o campo para estabelecer algo chamado Iniciativa de Energia Solar Espacial no Instituto de Tecnologia da Califórnia.

A CleanTechnica tomou conhecimento do projeto e observou um benefício adicional da energia solar espacial. A localização de grandes matrizes de coletores de energia solar no espaço ajudaria a descarbonizar a economia global, preservando imóveis terrestres para outras atividades, como agricultura, atividades culturais, recreação e preservação da natureza.

Outro benefício da energia solar espacial é o potencial para reduzir custos, aumentar a segurança, melhorar a resiliência e obter mais quilowatts limpos no perfil de energia do país mais rapidamente, em comparação com a construção de novas linhas de transmissão importantes.

O Texas fornece uma boa demonstração de quão rápido a aprovação de novas linhas de transmissão pode acelerar o desenvolvimento de energia limpa. Em contraste, a história emaranhada do projeto de transmissão Grain Belt Express no Centro-Oeste ilustra como a oposição em nível estadual pode acrescentar anos a uma linha do tempo. Esse projeto em particular foi para a prancheta em 2011 e ainda está atolado em ações judiciais.

Onde estávamos? Ah, certo, energia solar espacial. Mais ou menos nessa época do ano passado, notamos que o Laboratório de Pesquisa da Força Aérea dos EUA também tem estado ativo na área, por meio de seu projeto de irradiação solar “Espaço Solar Power Incremental Demonstrations and Research”, também conhecido como SSPIDR. O projeto é uma colaboração com Northrup Grumman, que ganhou um contrato de $ 100 milhões para o projeto da AFRL em 2018 (se você sabe o que aconteceu com o papel da Marinha em tudo isso, deixe-nos uma nota no tópico de comentários).

Até dezembro passado, o projeto havia avançado para a fase de construção de uma espaçonave para abrigar equipamentos para a realização de experimentos espaciais com energia solar. Northrup Grumman foi o responsável por entregar o “ônibus” da espaçonave SSPIDR, batizada de Arachne, ou seja, o elemento que abriga a carga útil, que neste caso é a plataforma que abriga equipamentos para experimentos com energia solar espacial.

Apenas doze meses depois, aqui estamos em dezembro de 2021 e o Laboratório de Pesquisa da Força Aérea tem algumas novidades para compartilhar junto com Northrup Grumman.

O anúncio diz respeito à primeira demonstração "ponta a ponta" de elementos críticos do sistema de energia solar espacial, que ocorreu no início deste mês. Especificamente, a demonstração envolveu algo chamado “ladrilho sanduíche”, que é a chave para desvendar todo o mistério da energia solar do espaço sideral.

“O ladrilho sanduíche consiste em duas camadas. A primeira camada é um painel de células fotovoltaicas (PV) altamente eficientes que coletam energia solar e fornecem energia para a segunda camada”, explica AFRL. “A segunda camada é preenchida com componentes que permitem a conversão de energia solar para RF [radiofrequência] e formação de feixes.”

"A conversão de energia solar em energia de RF no nível do componente é uma etapa fundamental para a realização de irradiação de energia solar baseada no espaço em uma escala maior", acrescenta Melody Martinez, vice-gerente de projeto do SSPIDR, enfatizando que isso é realmente acontecendo.

Parece que Northrup Grumman e AFRL estavam bem preparados para uma demonstração de sucesso, porque convidaram as partes interessadas para testemunhar os acontecimentos.

“A demonstração no solo usou um simulador solar para iluminar o lado fotovoltaico do ladrilho e iniciar o processo de conversão de solar para RF”, relata AFRL. “Como o simulador solar era tão intenso, os participantes visualizaram dados de saída de RF em tempo real em monitores por trás de uma barreira de plástico flexível de nível industrial e comemoraram quando um pico de energia de RF apareceu indicando conversão de energia bem-sucedida e potência irradiada por RF.”

Arachne está programado para ser lançado em 2025, então Northrup Grumman e AFRL têm muito trabalho de preparação para fazer até lá.

No topo da lista de tarefas está a replicação do bem-sucedido módulo de ladrilho sanduíche para cobrir um painel de um metro quadrado.

De acordo com o AFRL, a marca de um metro ainda não foi alcançada por nenhuma outra equipe, embora o progresso recente no projeto SSPIDRS possa ter acendido o fogo sob alguns governos que rejeitavam a viabilidade da energia solar espacial.

Em setembro passado, por exemplo, a Agência Espacial do Reino Unido divulgou os resultados de um estudo que encomendou sobre a energia solar espacial. O estudo concluiu que a tecnologia é viável e digna de apoio do governo. A UKSA também apontou que os desdobramentos tecnológicos de um programa de pesquisa de energia solar espacial teriam amplas aplicações na Terra e ajudariam o Reino Unido a atingir suas metas de descarbonização, mesmo que o projeto nunca chegue ao estágio de implantação.

Enquanto isso, se você está se perguntando o que a Força Aérea está fazendo na área de pesquisa solar, é fácil. A Força Aérea foi uma das primeiras a adotar a energia solar para suas instalações durante o governo Obama e também tem sido um dos principais financiadores de pesquisas fundamentais sobre sistemas de gerenciamento de energia solar e tecnologia de energia solar.

Os bolsos cheios da Força Aérea também permitem que ela intervenha quando outros escritórios federais não têm fundos suficientes em mãos. Por exemplo, no ano passado, a AFRL lançou uma tábua de salvação para o Laboratório Nacional de Energia Renovável do Departamento de Energia, que buscava uma ajuda financeira para desenvolver uma nova célula solar de alta eficiência e baixo custo.

Se a demonstração de energia solar espacial funcionar, isso será uma ótima notícia para os defensores da ação climática, embora salvar o planeta não seja o principal objetivo da AFRL. O verdadeiro motivador por trás do esforço são as vantagens militares de ter um suprimento de energia relativamente barata, silenciosa e livre de poluição disponível 24 horas por dia, 7 dias por semana, praticamente em qualquer lugar do mundo, portanto, fique atento para saber mais sobre isso.

Siga-me no Twitter @TinaMCasey.

Foto: “Os gerentes de projeto James Winter (Laboratório de Pesquisa da Força Aérea) e Tara Theret (Northrop Grumman) seguram modelos dos lados fotovoltaicos e de radiofrequência do ladrilho sanduíche, enquanto estão nas instalações de Linthicum, Maryland, para testemunhar a conversão e experimento de teletransporte (Cortesia de Northrop Grumman via US Air Force Research Laboratory.