Una centrale solare nello spazio: il progetto del Regno Unito entro il 2035

Il Regno Unito prevede di trasmettere energia dallo spazio entro il 2035 per raggiungere l'obiettivo di zero emissioni di gas serra entro il 2050

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Oltre 50 organizzazioni tecnologiche britanniche, tra cui pesi massimi come il produttore aerospaziale Airbus, l’Università di Cambridge e il produttore di satelliti SSTL, hanno aderito alla Space Energy Initiative del Regno Unito, lanciata lo scorso anno nel tentativo di esplorare le opzioni per lo sviluppo di una centrale solare spaziale. Il Regno Unito, dunque, sta prendendo sul serio l’idea di trasmettere energia solare dallo spazio e pensa di poter avere un dimostratore in orbita entro il 2035.

L’iniziativa ritiene che trasmettere elettricità dallo spazio utilizzando il sole potrebbe aiutare il Regno Unito a raggiungere l’obiettivo di zero emissioni di gas serra entro il 2050 in modo più conveniente rispetto a molte tecnologie esistenti. Lo stop completo alle emissioni di carbonio entro la metà del secolo fa parte degli sforzi globali contro i cambiamenti climatici delineati al vertice COP26 delle Nazioni Unite che si è svolto a Glasgow nel novembre 2021.

Intervenendo alla conferenza Toward a Space Enabled Net-Zero Earth tenutasi a Londra, il Presidente dell’iniziativa Martin Soltau ha affermato che tutta la tecnologia necessaria per sviluppare una centrale solare spaziale esiste già; la sfida è la portata e le dimensioni di un tale progetto. L’iniziativa basa i suoi piani su un ampio studio di ingegneria condotto dalla società di consulenza Frazer-Nash e commissionato dal governo del Regno Unito lo scorso anno. “Lo studio ha concluso che questo è tecnicamente fattibile e non richiede innovazioni nelle leggi della fisica, nei nuovi materiali o nella tecnologia dei componenti“, ha affermato Soltau.

L’iniziativa ha stabilito un piano di sviluppo di 12 anni che potrebbe vedere una centrale elettrica dimostrativa, assemblata da robot in orbita, trasmettere gigawatt di energia dallo spazio alla Terra già nel 2035, ha affermato Soltau. L’iniziativa esplora un concetto modulare chiamato CASSIOPeiA (Constant Aperture, Solid-State, Integrated, Orbital Phased Array), sviluppato dalla società di ingegneria britannica International Electric Company. La natura modulare della centrale elettrica in orbita significa che potrebbe essere ampliata dopo la fase di dimostrazione. Anche il dimostratore, tuttavia, sarebbe enorme, largo diversi chilometri, e richiederebbe 300 lanci di un razzo delle dimensioni di Starship di SpaceX per essere portato in orbita, ha affermato Soltau. Orbiterebbe a 36.000 chilometri sopra il nostro pianeta con una visione costante del sole e della Terra.

“Le funzioni principali del satellite sono raccogliere l’energia solare tramite specchi grandi e leggeri e concentrare l’ottica su celle fotovoltaiche, proprio come facciamo sulla Terra. Producono elettricità in corrente continua, che viene poi convertita in microonde tramite amplificatori di potenza a radiofrequenza a stato solido e trasmessa in un raggio di microonde coerente sulla Terra”, ha spiegato Soltau.

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Credit: Space Energy Initiative

CASSIOPeiA produrrebbe molta più elettricità di qualsiasi centrale solare terrestre di dimensioni simili. Rispetto a un pannello solare posizionato sulla Terra nel Regno Unito, un pannello solare identico nello spazio raccoglierebbe oltre 13 volte più energia, ha detto Soltau. Inoltre, una centrale solare spaziale non soffrirebbe del problema dell’intermittenza, che affligge la maggior parte della produzione di energia rinnovabile sulla Terra. Il sole non splende sempre sul nostro pianeta e il vento non soffia costantemente. Ciò significa che devono essere presenti generatori di elettricità alternativi o accumulatori di batterie per prevenire blackout in condizioni meteorologiche sfavorevoli. Lo spazio, invece, fornirebbe energia costante. Inoltre, non esistono ancora tecnologie che farebbero funzionare il sistema elettrico basato solo sull’energia rinnovabile sulla Terra. L’obiettivo delle emissioni zero nette “sarà molto difficile e l’energia solare basata sullo spazio può offrire un’opzione interessante“, ha affermato Soltau.

Il Regno Unito può coprire oltre il 40% del suo attuale fabbisogno di elettricità con energia rinnovabile, ma la domanda di energia pulita è destinata a triplicare nei prossimi tre decenni, secondo Soltau, mentre le infrastrutture di trasporto e riscaldamento si allontanano dai combustibili fossili. Per soddisfare tale domanda con i parchi eolici offshore, il tipo di tecnologia rinnovabile che attualmente fornisce il maggior contributo al mix energetico del Regno Unito, servirebbe “una fascia di turbine larga 10 chilometri attorno all’intera costa continentale della Gran Bretagna”, secondo Soltau.

L’impronta dell’infrastruttura terrestre necessaria per la centrale solare in orbita sarebbe molto più piccola. Per ricevere l’energia dallo spazio, il sistema avrebbe bisogno di una gigantesca antenna terrestre, soprannominata rectenna. La rectenna riceve la radiazione a microonde inviata dallo spazio e la converte in elettricità in corrente continua, che viene utilizzata per la trasmissione ad alta tensione. “La rectenna è come una grande rete aperta con piccole antenne a dipolo e dovrebbe avere una dimensione di 7 x 13 chilometri. È molto grande, ma nel contesto del Regno Unito occuperebbe solo il 40% circa dell’area di un parco solare equivalente“, ha detto Soltau.

Intervenendo alla stessa conferenza, Andrew Ross Wilson, ricercatore di ingegneria aerospaziale presso l’Università di Strathclyde in Scozia, ha convenuto che una centrale solare spaziale è una concezione realistica. “Il concetto esiste dagli anni ’60“, ha affermato, aggiungendo che tra le sfide per far funzionare un impianto del genere c’è la domanda su cosa accadrebbe con la struttura gigante dopo che avrà raggiunto la fine del suo ciclo di vita. “Dobbiamo provare a guardare al riciclaggio in orbita per andare effettivamente verso un’economia più circolare”, ha detto. Il pubblico potrebbe essere preoccupato per la potenziale radiazione di questa elettricità trasmessa, ma secondo l’esperto il rischio è trascurabile. “È più probabile che tu riceva più radiazioni dal telefono in tasca di quanto ne riceveresti se fossi sotto uno dei raggi”, ha detto.

Soltau ha aggiunto che il piano ha raccolto il sostegno del governo del Regno Unito e degli esperti di energia: “l’energia solare basata sullo spazio è presente nella strategia spaziale nazionale. E ci sono 3 milioni di sterline iniziali per lo sviluppo di alcune delle tecnologie di base come parte del portafoglio di innovazione emissioni zero”.