Le centrali solari fotovoltaiche satellitari possono diventare una fonte di energia rinnovabile continua e a basso costo?

Quando si parla di energie rinnovabili, si pensa tipicamente ad impianti fotovoltaici o a campi eolici. Ambedue queste sorgenti hanno la caratteristica di funzionare in modo discontinuo e se dovessero diventare predominanti tra i sistemi di produzione energetica richiederebbero la costruzione di imponenti sistemi di accumulo. Una soluzione alternativa è quella di piazzare le centrali fotovoltaiche in orbita intorno alla Terra, in modo che possano produrre energia in modo efficace e continuativo. L’idea circola da molto tempo, ma tra breve potrebbe diventare realizzabile.

Chi propone di abbandonare i combustibili fossili e di sostituirli con pannelli fotovoltaici e campi eolici, oltre a sottovalutare la grande occupazione di suolo che questo tipo di impianti richiederà, tende a dimenticare che ambedue queste fonti energetiche sono discontinue. Per garantire la stabilità della rete di distribuzione sarà necessario costruire grandi sistemi di accumulo dell’energia che raccolgano l’energia prodotta in eccesso durante certe ore della giornata e la restituiscano quando la domanda supera il livello produttivo.

L’ideale sarebbe quello di avere pannelli fotovoltaici che siano esposti alla luce del sole H24 e che producano un livello costante di energia indipendentemente dalla presenza di nuvole. Ovviamente, tale condizione non si può realizzare se i pannelli sono collocati sulla superficie terrestre, ma si potrebbe verificare mettendo i pannelli in orbita.

L’idea di costruire centrali solari fotovoltaiche montate su satelliti orbitanti intorno alla Terra non è affatto nuova perché la prima proposta risale al lontano 1968 (Peter E. Glaser, “Power from the Sun: Its future“, Science 162 (1968) 857). Da allora sono state sviluppate molte idee – tutte rimaste, almeno fino ad oggi, solo a livello teorico – volte ad ottimizzare la struttura delle centrali fotovoltaiche orbitanti ed il sistema di trasferimento dell’energia dall’orbita alla Terra. Tale sistema potrebbe essere basato sull’uso di fasci di microonde che passano, senza perdite, attraverso le nuvole.

Una rassegna dedicata allo stato di avanzamento di questo particolare settore è stata scritta da Jon Cartwright ed è stata pubblicata su Physics World. Oltre a presentare i progetti su cui attualmente si sta discutendo, l’articolo accenna anche ai problemi di natura geopolitica e di accettazione sociale che tali tecnologie potrebbero sollevare.

La principale limitazione che veniva evidenziata fino a qualche anno fa era quella relativa ai costi esorbitanti da sostenere per il lancio delle centrali solari orbitanti. Nel corso degli ultimi anni l’ingresso dei privati nel mercato spaziale ha contribuito a ridurre tali costi fino a 10 volte. Un’ulteriore importante riduzione è prevista per il prossimo decennio, grazie soprattutto alla crescente capacità di recuperare e di riutilizzare le parti dei razzi lanciatori.

I recenti sviluppi nel campo della robotica consentono di pensare a sistemi completamente privi di equipaggio umano, dove la manutenzione verrebbe affidata solo ed esclusivamente a robot comandati a distanza.

Insomma, si stanno verificando molte condizioni che sembrano andare nella giusta direzione per trasformare la ormai lontana intuizione di Peter Glaser in realtà.

Non mancano ovviamente i problemi da risolvere:

  1. Uno non banale è quello dei detriti spaziali che orbitano intorno alla Terra e che potrebbero danneggiare gli specchi destinati alla raccolta della luce solare o i pannelli fotovoltaici.
  2. Queste centrali orbitanti potrebbero subire forti danneggiamenti in caso di tempeste solari particolarmente intense e sono particolarmente vulnerabili rispetto ad eventuali atti ostili portati avanti da potenze straniere.
  3. Anche la destinazione – a fine vita – delle centrali solari installate in orbita rimane un problema aperto.

Un altro aspetto non banale è quello del trasferimento dell’energia a Terra. Le antenne necessarie per raccogliere l’energia inviata sotto forma di microonde occuperebbero uno spazio abbastanza ampio (parliamo di un diametro di circa 10 km) e dovrebbero essere installate lontano da zone abitate, ad esempio dove ci sono già pale eoliche. Dal punto di vista tecnico la cosa non presenterebbe eccessive difficoltà, ma possiamo immaginare la reazione dei soliti complottisti pronti a parlare di un “bombardamento di microonde” che metterebbe a repentaglio l’esistenza dell’Umanità (altro che il 5G!).

Aldilà dei complotti, ci sarebbe comunque un problema legato alla possibile interferenza tra i sistemi di trasferimento di energia tramite microonde ed i moderni sistemi di comunicazione terrestre che potrebbero lavorare su frequenze vicine.

Attualmente USA, Cina, Gran Bretagna, Giappone ed Unione Europea stanno sviluppando progetti – più o meno avanzati – che potrebbero portare alla realizzazione di prototipi orbitanti. La recente crisi energetica e i problemi del riscaldamento globale potrebbero accelerare questi progetti.

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