Essa proposta de tecnologia para a produção de energia limpa foi apresentada no Portfólio de Inovação Net Zero do Reino Unido, um projeto que tem o objetivo de zerar as emissões de gases do efeito estufa até 2050.
Uma usina solar espacial é basicamente um satélite, com a aparência de uma enorme espaçonave equipada com vários painéis solares. A eletricidade produzida pelos painéis é transmitida sem fio para a Terra através de ondas de rádio de alta frequência. Uma antena terrestre, chamada rectenna, é usada para converter as ondas de rádio de novo em eletricidade, entregando-a à rede elétrica.
A principal vantagem de uma usina solar espacial é que ela será iluminada pelo Sol 24 horas por dia, produzindo assim eletricidade continuamente. Isso representa uma grande vantagem sobre os sistemas de energia solar terrestres, que só podem produzir eletricidade durante o dia e dependem do clima.
Com o aumento da demanda global por energia estimado em quase 50% até 2050, as usinas solares espaciais, que antes pareciam ficção científica, já começam a ser apreciadas por alguns governos.
Os desafios
Uma usina solar espacial é baseada em um design modular, onde várias partes são levadas para a órbita e montadas por robôs. Transportar todos esses elementos para o espaço é difícil, caro e afetará o meio ambiente.
O peso dos painéis solares sempre foi um desafio para esses projetos, mas, recentemente, isso foi resolvido através do desenvolvimento de células fotovoltaicas ultraleves, que permitem a construção de painéis solares menores.
A energia solar espacial só está sendo considerada agora, graças a avanços nas tecnologias de células solares, transmissão de energia sem fio e robótica espacial. Contudo, ainda há questões que precisam ser resolvidas.
Por exemplo, a montagem de apenas uma usina solar espacial exigiria o lançamento de muitos foguetes para levar os módulos. Isso é uma contradição, já que, embora uma usina solar espacial seja projetada para reduzir as emissões de carbono a longo prazo, com a nossa atual tecnologia de propulsores, haveria emissões significativas associadas à instalação dos equipamentos no espaço.
Além disso, os foguetes atuais não são 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.
Após construída, uma usina solar espacial também enfrentará alguns desafios operacionais. Uma das maiores preocupações está relacionada aos danos que os painéis podem sofrer causados por detritos espaciais. Os vários anos de know-how da indústria espacial na construção de painéis solares para estações espaciais e satélite certamente ajudarão nesta questão.
A eficiência da transmissão de energia sem fio é outra questão. Transmitir energia por grandes distâncias, como de um satélite em órbita para a superfície da Terra, implicaria em perdas significativas. Com base na tecnologia atual, apenas uma pequena fração da energia solar coletada pelos painéis chegaria à Terra.
Projetos-piloto que já estão em andamento
Várias iniciativas de pesquisa investigam tecnologias úteis para usinas solares espaciais. O Space Solar Power Project nos EUA , por exemplo, está desenvolvendo células solares de alta eficiência, bem como um sistema de conversão e transmissão otimizado para uso no espaço. Além disso, o Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA testou em 2020 um módulo solar e um sistema de conversão de energia no espaço com sucesso. A China também anunciou progresso em sua usina solar espacial, a Bishan, com o objetivo de ter um sistema funcional até 2035.
No Reino Unido, um projeto para a construção de uma usina solar espacial, com fundo de £ 16 bilhões, é considerado um conceito viável com base no recente relatório da Frazer-Nash Consultancy. O projeto será iniciado com pequenos experimentos, mas tem o objetivo de entregar uma usina solar espacial até 2040.
A usina solar espacial britânica teria 1,7 km de diâmetro e pesaria cerca de 2.000 toneladas. A antena terrestre ocuparia bastante espaço, medindo 6,7 km por 13 km, e possivelmente seria instalada em outro país, considerando a falta de espaço terrestre no Reino Unido. A usina forneceria cerca de 2 gigawatts (GW) de energia para o Reino Unido, que, apesar de parecer muito, corresponde a uma pequena parte da demanda do país, que é de 76 GW.
Apesar dos avanços tecnológicos, usinas solares espaciais ainda têm custos extremamente altos. Esse tipo de projeto certamente precisaria de recursos governamentais substanciais, além de investimentos de empresas privadas. Alguns especialistas acreditam que, à medida que a tecnologia avance, os custos de instalação espacial e de fabricação dos dispositivos diminuam também. Se essas usinas se mostrarem viáveis, espera-se que a procura pelas tecnologias impulsione a fabricação em massa dos dispositivos, reduzindo ainda mais os custos.
Ainda é cedo para saber se as usinas solares espaciais poderão nos ajudar a atingir 0 (zero) de emissões até 2050. Outras tecnologias como o armazenamento de energia, o hidrogênio e os sistemas de energia renovável são atualmente mais investigados, pois são melhor compreendidas e podem ser aplicadas mais prontamente.
Apesar dos desafios, as usinas solares espaciais promovem excitantes oportunidades de pesquisa e desenvolvimento. No futuro, é provável que essa tecnologia desempenhe um papel importante no fornecimento global de energia.
Vídeos
Vídeo: Canal “IndustrialEvo” em Youtube.
Notícias
RADULOVIC, J. A solar power station in space? Here’s how it would work – and the benefits it could bring. The Conversation, 2022. Disponível em: <link>. Acesso em: 10 abr. 2022.
Cite-nos
SANTOS, Gabriel. Uma usina solar espacial seria possível com nossa atual tecnologia? Ciência Mundo, Rio de Janeiro, abr. 2022. Disponível em: . Acesso em: .
Graduado em Sistemas de Informação pela FEUC-RJ e mestre em Representação de Conhecimento e Raciocínio pela UNIRIO. Fábio é editor e fundador do portal Ciência Mundo. É dedicado à produção de conteúdos relacionados a astronomia, física, arqueologia e inteligência artificial.
