O Reino Unido está levando a sério a transmissão de energia solar.
O Reino Unido está levando a sério a irradiação de energia solar do espaço e acha que poderia ter um demonstrador em órbita até 2035.
Mais de 50 organizações de tecnologia britânicas, incluindo pesos pesados como a fabricante aeroespacial Airbus, a Universidade de Cambridge e a fabricante de satélites SSTL, aderiram à Iniciativa de Energia Espacial do Reino Unido, lançada no ano passado em busca de explorar opções para o desenvolvimento de uma usina de energia solar baseada no espaço.
A iniciativa acredita que a transmissão de eletricidade do espaço usando o sol pode ajudar o Reino Unido a atingir sua meta de zero emissões de gases de efeito estufa até 2050 de forma mais econômica do que muitas tecnologias existentes. A exigência de interromper completamente as emissões de carbono até meados do século faz parte dos esforços globais para interromper o progresso das mudanças climáticas delineadas na cúpula da COP 26 das Nações Unidas, que ocorreu em Glasgow em novembro de 2021.
Falando na conferência Toward a Space Enabled Net-Zero Earth realizada em Londres, o presidente da iniciativa, Martin Soltau, disse em 27 de abril que toda a tecnologia necessária para desenvolver uma usina de energia solar baseada no espaço já existe; o desafio é o escopo e o tamanho de tal projeto.
A iniciativa baseia seus planos em um extenso estudo de engenharia realizado pela consultoria Frazer-Nash e encomendado pelo governo do Reino Unido no ano passado.
“O estudo concluiu que isso é tecnicamente viável e não requer nenhum avanço nas leis da física, novos materiais ou tecnologia de componentes”, disse Soltau.
A iniciativa estabeleceu um plano de desenvolvimento de 12 anos que poderia ver uma usina de demonstração, montada por robôs em órbita, irradiar gigawatts de energia do espaço para a Terra já em 2035, disse Soltau.
A iniciativa explora um conceito modular chamado CASSIOPeiA (para Constant Aperture, Solid-State, Integrated, Orbital Phased Array), desenvolvido pela empresa de engenharia britânica International Electric Company.
A natureza modular da usina em órbita significa que ela pode ser expandida após a fase de demonstração. Mesmo o demonstrador, no entanto, seria gigante, com vários quilômetros de diâmetro, e exigiria 300 lançamentos de um foguete do tamanho da SpaceX Starship para ser lançado em órbita, disse Soltau. Ele orbitaria 22.000 milhas acima do nosso planeta (36.000 quilômetros) com uma visão constante do sol e da Terra.
“As principais funções do satélite são coletar a energia solar por meio de espelhos grandes e leves e concentrar a ótica em células fotovoltaicas, assim como fazemos na Terra”, disse Soltau. “Eles produzem eletricidade de corrente contínua, que é então convertida em micro-ondas por meio de amplificadores de potência de radiofrequência de estado sólido e transmitida em um feixe de micro-ondas coerente para a Terra”.
No entanto, a CASSIOPeiA produziria muito mais eletricidade do que qualquer usina solar terrestre de tamanho semelhante. Comparado a um painel solar colocado na Terra no Reino Unido, um painel solar idêntico no espaço colheria mais de 13 vezes mais energia, disse Soltau. Além disso, uma usina de energia solar baseada no espaço não sofreria com o problema de intermitência, que assola a maior parte da geração de energia renovável na Terra. O sol nem sempre brilha em nosso planeta e o vento não sopra de forma consistente. Isso significa que geradores de eletricidade alternativos ou armazenamento de bateria devem estar instalados para evitar apagões em condições climáticas desfavoráveis. O espaço, por outro lado, forneceria uma saída de energia consistente.
Além disso, ainda não existem tecnologias que fariam o sistema elétrico funcionar com base apenas em energia renovável baseada na Terra.
“A tecnologia de armazenamento de energia ainda não existe no preço e na escala certos”, disse Soltau. “Precisamos de outras tecnologias, porque não temos um plano que dê certo. Net-zero será muito difícil e a energia solar baseada no espaço pode oferecer uma opção interessante.”
O Reino Unido pode cobrir mais de 40% de suas necessidades atuais de eletricidade com energia renovável, mas a demanda por energia limpa deve triplicar nas próximas três décadas, de acordo com Soltau, à medida que a infraestrutura de transporte e aquecimento elimina os combustíveis fósseis.
Para atender a essa demanda com parques eólicos offshore, o tipo de tecnologia renovável que atualmente faz a maior contribuição para o mix de energia do Reino Unido, exigiria “uma faixa de turbinas de 10 quilômetros [6,2 milhas] de largura ao redor de toda a costa continental da Grã-Bretanha, ” de acordo com Soltau.
A pegada da infraestrutura terrestre necessária para a usina de energia solar em órbita seria muito menor.
Para receber a energia do espaço, o sistema precisaria de uma antena gigante baseada na Terra, apelidada de rectenna. A rectena recebe a radiação de micro-ondas enviada do espaço e a converte em eletricidade de corrente contínua, que é usada para transmissão de alta tensão.
“A rectena é como uma grande rede aberta com pequenas antenas dipolo e teria que ter 7 por 13 quilômetros [4,3 a 8 milhas] de tamanho”, disse Soltau. “Isso é muito grande, mas no contexto do Reino Unido, ocuparia apenas cerca de 40% da área de uma fazenda solar equivalente”.
Falando na mesma conferência, Andrew Ross Wilson, pesquisador de engenharia aeroespacial da Universidade de Strathclyde, na Escócia, concordou que uma estação de energia solar baseada no espaço é uma concepção realista.
“O conceito existe desde a década de 1960”, disse ele, acrescentando que entre os desafios para fazer essa planta funcionar está a questão do que aconteceria com a estrutura gigante depois que ela chegasse ao fim de sua vida útil.
“Precisamos tentar analisar a reciclagem em órbita para realmente ir em direção a uma economia mais circular”, disse ele.
O público pode estar preocupado com a radiação potencial dessa eletricidade irradiada, mas, de acordo com Ross, o risco é insignificante.
“É mais provável que você receba mais radiação do telefone em seu bolso do que receberia se estivesse sob uma das vigas”, disse ele.
Soltau acrescentou que o plano obteve apoio do governo do Reino Unido, bem como entre especialistas em energia.
“Recursos de energia solar baseados no espaço na Estratégia Espacial Nacional”, disse ele. “E há um inicial de £ 3 milhões [US $ 3,7 milhões] para desenvolver algumas das tecnologias de base como parte do portfólio de inovação líquida zero”.
Publicado em 16/05/2022 12h49
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