Os Discos Solares que Podem Alimentar a Terra

Estações elétricas localizadas no espaço estão passando de um sonho distante para uma séria perspectiva de Engenharia estudada por cientistas que desejam levar as renováveis para a órbita terrestre.

Pode parecer ficção científica, mas estamos falando de usinas solares gigantes suspensas no espaço e capazes de irradiar uma quantidade enorme de energia elétrica para a Terra.  Por muito tempo, essa ideia, concebida pela primeira vez pelo cientista russo Konstantin Tsiolkovsky, na década de 1920, serviu apenas de inspiração para escritores.

Um século depois, no entanto, cientistas estão evoluindo rapidamente na transformação desse conceito em realidade. A Agência Espacial Europeia percebeu o potencial desses esforços e se predispôs a financiar projetos nesse âmbito, prevendo que o primeiro recurso que extrairemos do espaço será a energia irradiada.

As mudanças climáticas são o maior desafio do nosso tempo, constituindo um grande risco para a humanidade, que já sente os impactos do aumento da temperatura global e as alterações nos padrões do clima. Superar tal desafio exigirá mudanças radicais na forma como produzimos e consumimos energia.

As tecnologias relativas às energias renováveis se desenvolveram muito nos últimos anos, com aumento da eficiência e queda dos custos dos equipamentos. No entanto, uma grande barreira atual é sua incapacidade de prover um suprimento constante de energia. As fazendas eólicas e solares só produzem energia quando há vento ou irradiação; nós, no entanto, demandamos energia 24 x 7. O caminho mais lógico de que dispomos com as tecnologias disponíveis é encontrar uma forma de armazenar eletricidade em larga escala antes de efetivar a transição energética necessária.

Os Benefícios do Espaço

Uma saída para as dificuldades atuais é pensar fora da caixa e gerar energia solar a partir do espaço, havendo muitas vantagens envolvidas. Uma usina solar espacial seria capaz de orbitar exposta ao sol 24 horas por dia. A atmosfera da Terra tem a desvantagem de absorver e refletir parte da luz solar incidente, então as células solares posicionadas acima da atmosfera receberiam mais luz do Sol e produziriam mais energia.

A nova saída soa perfeita, mas apresenta desafios e um dos principais é como construir, lançar e instalar estruturas tão grandes. Uma única estação solar poderia medir 10 km², o equivalente a 1.400 estádios de futebol. Usar materiais leves também é essencial uma vez que o maior custo seria o lançamento da estação em um foguete.

Muita gente já começou a pensar nas soluções e uma delas seria desenvolver uma “nuvem” constituída por milhares de satélites pequenos que se uniriam para formar um único gerador solar. Em 2017, pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Califórnia criaram designs para uma estação elétrica modular formada por milhares de células solares na forma de telhas ultraleves. Eles também demonstraram um protótipo de telha que pesava apenas 280g por metro quadrado, próxima ao peso de uma carta de baralho.

Recentemente, avanços em processos produtivos, como a impressão em 3D, têm sido estudados pelo seu potencial de contribuir para a viabilização da eletricidade espacial. Na Universidade de Liverpool, cientistas estão explorando novas técnicas fabris para imprimir células solares ultraleves em uma espécie de tecido, chamado de vela solar. Uma vela solar é uma membrana dobrável, leve e altamente refletiva capaz de fazer uso da pressão exercida pela radiação solar para propelir uma nave espacial sem o uso de combustível. Os cientistas estão então investigando como implantar células solares nas estruturas da vela para criar estações elétricas de grandes dimensões e livres de combustível.

Tais métodos poderiam viabilizar a construção das usinas no espaço. Na verdade, seria possível um dia manufaturar e implantar usinas a partir da Estação Espacial Internacional ou da futura Plataforma Orbital Lunar, a Gateway. 

As possibilidades não terminam por aqui, pois os cientistas também estão cogitando utilizar materiais encontrados no espaço, especialmente na Lua, para a construção.

Um outro grande desafio à frente é a transmissão da energia para a Terra. O plano atual é converter a eletricidade gerada pelas células solares em ondas de energia e utilizar campos eletromagnéticos para transferi-las a uma antena posicionada na superfície terrestre. A antena então converteria as ondas de volta a eletricidade. Pesquisadores da Agência de Exploração Espacial Japonesa já desenvolveram projetos e demonstraram que um sistema em órbita seria capaz de realizar este feito.

Pelo que vimos, há ainda muito trabalho a ser feito, mas a expectativa é que as usinas solares espaciais se tornem uma realidade nas próximas décadas. Pesquisadores chineses desenvolveram um sistema chamado Omega, que deve se tornar operacional até 2050. O sistema seria capaz de fornecer impressionantes 2GW de potência à Terra em seu pico de performance. Para produzir a mesma potência na Terra, precisaríamos de mais de 6 milhões de painéis solares.

Pequenos satélites solares, como os que alimentam os rovers lunares, poderiam entrar em operação num espaço mais curto de tempo.

No mundo todo, a comunidade científica está se mobilizando para tornar as usinas solares espaciais uma realidade. Nossa esperança é que se tornem uma ferramenta vital na luta pelo meio ambiente.

Fonte: Amanda Jane Hughes no site da BCC