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Crédito: NASA, domínio público, via Wikimedia Commons
O governo do Reino Unido está considerando uma proposta de £ 16 bilhões para construir uma estação de energia solar no espaço.
im, você leu certo. A energia solar baseada no espaço é uma das tecnologias apresentadas no Portfólio de Inovação Net Zero do governo . Foi identificado como uma solução potencial, juntamente com outras, para permitir que o Reino Unido alcance o zero líquido até 2050.
Mas como funcionaria uma usina de energia solar no espaço? Quais são as vantagens e desvantagens dessa tecnologia?
A energia solar baseada no espaço envolve coletar energia solar no espaço e transferi-la para a Terra. Embora a ideia em si não seja nova, os recentes avanços tecnológicos tornaram essa perspectiva mais viável.
O sistema de energia solar baseado no espaço envolve um satélite de energia solar – uma enorme espaçonave equipada com painéis solares . Esses painéis geram eletricidade, que é então transmitida sem fio para a Terra por meio de ondas de rádio de alta frequência. Uma antena terrestre, chamada de rectenna, é usada para converter as ondas de rádio em eletricidade, que é então entregue à rede elétrica .
Uma estação de energia solar baseada no espaço em órbita é iluminada pelo Sol 24 horas por dia e, portanto, pode gerar eletricidade continuamente. Isso representa uma vantagem sobre os sistemas de energia solar terrestre (sistemas na Terra), que podem produzir eletricidade apenas durante o dia e dependem do clima.
Com a demanda global de energia projetada para aumentar em quase 50% até 2050, a energia solar baseada no espaço pode ser fundamental para ajudar a atender à crescente demanda no setor de energia do mundo e combater o aumento da temperatura global.
Alguns desafios
Uma estação de energia solar baseada no espaço é baseada em um design modular , onde um grande número de módulos solares é montado por robôs em órbita. Transportar todos esses elementos para o espaço é difícil, caro e afetará o meio ambiente.
O peso dos painéis solares foi identificado como um desafio inicial. Mas isso foi resolvido através do desenvolvimento de células solares ultraleves (um painel solar é composto por células solares menores).
A energia solar baseada no espaço é considerada tecnicamente viável principalmente devido aos avanços nas principais tecnologias, incluindo células solares leves, transmissão de energia sem fio e robótica espacial.
É importante ressaltar que a montagem de apenas uma estação de energia solar baseada no espaço exigirá muitos lançamentos de ônibus espaciais. Embora a energia solar espacial seja projetada para reduzir as emissões de carbono a longo prazo, há emissões significativas associadas a lançamentos espaciais, bem como custos.
Os sistemas de energia solar na Terra só podem produzir energia durante o dia. Crédito: Diyana Dimitrova/Shutterstock
Os ônibus espaciais não são atualmente reutilizáveis, embora empresas como a Space X estejam trabalhando para mudar isso. Ser capaz de reutilizar os sistemas de lançamento reduziria significativamente o custo geral da energia solar baseada no espaço.
Se conseguirmos construir com sucesso uma estação de energia solar baseada no espaço, sua operação também enfrenta vários desafios práticos. Os painéis solares podem ser danificados por detritos espaciais . Além disso, os painéis no espaço não são protegidos pela atmosfera da Terra. Estar exposto a uma radiação solar mais intensa significa que eles se degradarão mais rapidamente do que os da Terra, o que reduzirá a energia que são capazes de gerar.
A eficiência da transmissão de energia sem fio é outra questão. Transmitir energia por grandes distâncias – neste caso, de um satélite solar no espaço para o solo – é difícil. Com base na tecnologia atual, apenas uma pequena fração da energia solar coletada chegaria à Terra.
Projetos-piloto já estão em andamento
O Space Solar Power Project nos EUA está desenvolvendo células solares de alta eficiência, bem como um sistema de conversão e transmissão otimizado para uso no espaço. O Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA testou um módulo solar e um sistema de conversão de energia no espaço em 2020. Enquanto isso, a China anunciou progresso em sua estação de energia solar espacial Bishan , com o objetivo de ter um sistema funcional até 2035.
No Reino Unido, um desenvolvimento de energia solar baseado no espaço de £ 17 bilhões é considerado um conceito viável com base no recente relatório da Frazer-Nash Consultancy . Espera-se que o projeto comece com pequenos testes, levando a uma estação de energia solar operacional em 2040.
O satélite de energia solar teria 1,7 km de diâmetro, pesando cerca de 2.000 toneladas. A antena terrestre ocupa muito espaço – aproximadamente 6,7 km por 13 km. Dado o uso da terra em todo o Reino Unido, é mais provável que seja colocado no exterior.
Este satélite forneceria 2 GW de energia para o Reino Unido. Embora esta seja uma quantidade substancial de energia, é uma pequena contribuição para a capacidade de geração do Reino Unido, que é de cerca de 76 GW .
Com custos iniciais extremamente altos e retorno lento do investimento, o projeto precisaria de recursos governamentais substanciais, além de investimentos de empresas privadas.
Mas à medida que a tecnologia avança, o custo do lançamento espacial e da fabricação diminuirá constantemente. E a escala do projeto permitirá a fabricação em massa, o que deve reduzir um pouco o custo.
Ainda não se sabe se a energia solar baseada no espaço pode nos ajudar a atingir o zero líquido até 2050. Outras tecnologias, como armazenamento de energia diversificado e flexível, hidrogênio e crescimento em sistemas de energia renovável são mais bem compreendidas e podem ser aplicadas mais prontamente.
Apesar dos desafios, a energia solar baseada no espaço é precursora de oportunidades interessantes de pesquisa e desenvolvimento. No futuro, é provável que a tecnologia desempenhe um papel importante no fornecimento global de energia.
Explorar mais
Imagem: Satélites dedicados para coletar energia solar
Fornecido por The Conversation
Fonte: Phys.Org / por Jovana Radulovic, A conversa / 18-03-2022
https://phys.org/news/2022-03-solar-power-station-space-benefits.html
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Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Acompanha e divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.
Participa do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela NASA. A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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