Paneles solares en el espacio: investigando las posibilidades

La energía solar es una de nuestras mejores opciones renovables, y a medida que el costo de los paneles solares continúa disminuyendo con el tiempo, su popularidad solo aumentará. Pero los paneles en sí ocupan mucho espacio en la Tierra, ¿y si pudiéramos generar más energía solar en el espacio? Esta no es una idea tan nueva como podrías pensar, ya que fue propuesta por primera vez en 1968 por el pionero científico espacial Peter Glaser. Hemos investigado si es posible, si ya hay paneles solares en el espacio y cuáles son los pros y los contras de los paneles solares en el espacio.

¿Existen paneles solares en el espacio?

Los paneles solares ya están en el espacio, pero se limitan a un puñado de satélites y la Estación Espacial Internacional (EEI). No hay paneles solares en el espacio capaces de enviar electricidad a la Tierra, porque la tecnología necesaria para hacerlo aún no ha alcanzado el punto en el que valga la pena. La idea es sólida, pero el costo enorme del proyecto solar y la falta de equipo lo suficientemente preciso lo convertirían en una pérdida colosal de tiempo y recursos.

¿Algunos países planean poner paneles solares en el espacio?

El gobierno del Reino Unido publicó un informe en 2021 detallando la logística de los paneles solares en el espacio, concluyendo que es una forma factible de generar electricidad en el futuro. También encargó nuevas investigaciones sobre energía solar en el espacio en 2020, lo que demuestra el interés del gobierno por este método de generación de energía. George Freeman, el exministro de ciencia del Reino Unido, dijo en 2022 que se estaba tomando en serio una propuesta de £16 mil millones para construir una planta de energía solar. Y en junio de 2023, el gobierno anunció £3 millones en financiamiento para universidades y empresas de tecnología para impulsar la innovación en la energía solar en el espacio. Otros países que investigan la posibilidad son China y Estados Unidos, que tienen programas dedicados a la energía solar en el espacio. China ya tiene una hoja de ruta para la energía solar en el espacio y ha afirmado que para 2030 generará un megavatio hora de energía solar en el espacio. Eso son 24 megavatios hora (MWh) al día en el espacio y 8,760 MWh al año, suficiente para abastecer de energía a 3,020 hogares en el Reino Unido anualmente. Para 2050, China tiene como objetivo tener la primera planta de energía solar en el espacio completamente funcional. Japón, India y Rusia son los otros actores principales que exploran los paneles solares en el espacio.

¿Los paneles solares funcionan mejor en el espacio?

Los paneles solares son mucho más eficientes en el espacio que en la Tierra porque pueden aprovechar la luz casi constante del sol. El espacio no tiene ciclos de día y noche, por lo que los paneles solares solo pasan un máximo de 72 minutos en la sombra de la Tierra, e incluso eso es inusualmente largo. Eso significa que pueden generar electricidad durante el 99% del año, sin ninguno de los obstáculos a los que se enfrentan los paneles solares en la Tierra: no hay nubes, no hay temperaturas extremas que reduzcan la eficiencia y no hay polvo. Incluso en un día despejado y soleado, los paneles solares en la Tierra pueden perder hasta el 55% de la energía solar a través de la atmósfera del planeta. El espacio no tiene atmósfera, por lo que los paneles solares en órbita reciben luz solar sin filtrar. Un problema para los paneles solares en el espacio es que se degradan hasta ocho veces más rápido que los paneles solares en la Tierra, debido a factores como partículas de alta energía y escombros espaciales. El material principal utilizado para los paneles solares en el espacio es diferente: arseniuro de galio, en lugar de silicio. Este material tiene una eficiencia del 34%, en comparación con la eficiencia típica del 18-23% de los paneles de silicio más eficientes. Sin embargo, el arseniuro de galio es mucho más difícil de obtener que el silicio. Las concentraciones estimadas de arseniuro de galio en la corteza terrestre son solo de 17 partes por millón, o 0.0017%. En comparación, el silicio representa un impresionante 27% de la corteza terrestre y es mucho más barato como resultado. Debido a que el arseniuro de galio es tan raro, es casi seguro que el silicio será la mayor parte de los paneles solares en el espacio.

¿Cómo pueden los paneles solares en el espacio proporcionar energía en la Tierra?

Los paneles solares en el espacio pueden proporcionar electricidad a las personas en la Tierra al enviar energía directamente a las estaciones de energía en la superficie terrestre. Eso suena como ciencia ficción, pero es exactamente como funcionará, aunque aún no hemos llegado a una solución única. Un concepto consistiría en usar espejos gigantes para dirigir la mayor cantidad de luz solar posible hacia los paneles solares en el espacio. Los paneles solares convertirían la luz solar en electricidad, que luego se enviaría de regreso a una estación de energía especialmente diseñada en la superficie de la Tierra en forma de un rayo láser o de microondas. Esta estación de energía distribuiría de inmediato la electricidad a medida que se recibiera desde el espacio y usaría una serie de baterías solares de alta capacidad para almacenar el exceso de energía para su uso posterior. Este método aparentemente fue probado por el Instituto de Tecnología de California (Caltech) en junio de 202Caltech afirmó haber transmitido electricidad desde paneles solares a la Tierra por primera vez, utilizando el rayo de microondas mencionado anteriormente. Un receptor en el techo del edificio en el campus de Caltech en Pasadena detectó energía, aunque Caltech no reveló cuánta energía se transmitió desde el espacio.

Pros y contras de los paneles solares en el espacio

Pros

• Mucho más eficiente que los paneles solares terrestres.
• Puede generar electricidad de manera continua.
• Los paneles solares en el espacio no producen emisiones.
• La electricidad puede dirigirse rápidamente a diferentes lugares de la Tierra, según donde se necesite.

Contras

• Es muy costoso: cuesta £7,716 enviar un solo kilogramo al espacio.
• Enviar energía a la Tierra es un desafío logístico.
• El mantenimiento en el espacio es muy difícil.
• Los paneles solares en el espacio sufren alrededor de ocho veces más degradación que los paneles solares en la Tierra.

¿Cuál es el futuro de la energía solar en el espacio?

La energía solar en el espacio funcionará y, cuando se amplíe, nos proporcionará energía casi ilimitada. Sin embargo, también es increíblemente desafiante. Los fabricantes deben dar grandes saltos para reducir el peso de los paneles solares, para que enviarlos al espacio no sea tan costoso. Los avances en los paneles solares de película delgada ayudarán con esto. La estabilidad de los satélites también es un problema complicado, ya que aún no somos capaces de mantener un haz lo suficientemente preciso como para garantizar una energía constante. Si la energía solar en el espacio va a ser una solución genuina, no podemos tener un haz que se tambalee. La construcción de la infraestructura en el espacio también es un gran desafío, aunque las mentes creativas ya están pensando en soluciones innovadoras, como imprimir células solares en velas solares gigantes y plegables utilizando impresoras 3D. Teóricamente, podrías crear plantas de energía solar completamente en el espacio, utilizando una impresora 3D a bordo de la EEI, por ejemplo. Pero incluso entonces, es una cuestión de si tenemos tiempo para desarrollar la tecnología antes de que los impactos del cambio climático sean demasiado grandes. Es posible que sea mejor trabajar en soluciones que no requieran construir estructuras increíblemente complejas en el espacio, especialmente con las altas emisiones involucradas en el vuelo de cohetes. También es posible proporcionar al entorno suficiente energía de fuentes renovables en la Tierra. Datos del gobierno de Estados Unidos muestran que utilizando solo 22,000 millas cuadradas de paneles solares, aproximadamente del tamaño del lago Michigan, se generaría suficiente electricidad para todo Estados Unidos.

Consultas habituales

¿Por qué no enviamos paneles solares al espacio?

Los paneles solares ya están en el espacio, siendo utilizados para alimentar satélites y la Estación Espacial Internacional (EEI). Actualmente no enviamos paneles solares al espacio para enviar energía a la Tierra, porque la tecnología está en sus primeras etapas. Otros factores, incluidos los desechos espaciales, dificultan el envío de paneles solares al espacio, por lo que es necesario realizar avances en durabilidad. Además, el costo de enviar paneles solares al espacio es actualmente muy caro.

¿Cuántos paneles solares hay en el espacio?

No hay cifras concretas sobre el número exacto de paneles solares en el espacio, pero el ejemplo más conocido de energía solar en el espacio es la Estación Espacial Internacional (EEI). En la EEI, hay ocho matrices solares, con un total combinado de 262,400 células solares. Las matrices solares de la EEI alimentan todo, generando alrededor de 120 kilovatios de energía. Cuando la EEI se enfrenta al sol, sus matrices solares utilizan aproximadamente el 60% de la electricidad generada para cargar las baterías, que mantienen la estación en funcionamiento cuando está en la oscuridad.

La energía solar en el espacio es un concepto emocionante y uno que podría resolver muchos de nuestros problemas energéticos en la Tierra. Las principales barreras en la actualidad son el costo y la viabilidad, porque construir la infraestructura en la Tierra ya es difícil, y mucho más ponerla en el espacio. El tiempo tampoco está de nuestro lado, ya que la crisis climática ha empujado la necesidad de desarrollar rápidamente soluciones verdes a un primer plano, y la energía solar en el espacio a la escala que necesitamos está a décadas de distancia. En cambio, deberíamos centrarnos en poner fin a nuestra dependencia de los combustibles fósiles y seguir expandiendo el número de fuentes de energía renovable que utilizamos.