Dall'eolico aerea all'energia solare spaziale, le nuove frontiere per affrontare la crisi energetica

Lo spazio, l'ultima frontiera per l'energia

(Credit ESA)

L'uso di fonti energetiche a basse emissioni di carbonio ridurrà le emissioni industriali e limiterà la quantità di gas serra atmosferici nell'atmosfera. Dagli aquiloni all’energia prodotta nello spazio.

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L'uso di fonti energetiche a basse emissioni di carbonio ridurrà le emissioni industriali e limiterà la quantità di gas serra atmosferici nell'atmosfera. Il mondo si è impegnato a triplicare la capacità di generazione di energia rinnovabile a 11.000 GW entro il 2030. Per raggiungere questi obiettivi, il mondo potrebbe dirigersi verso lo spazio per localizzare le sue risorse di energia rinnovabile.

Di fronte all'urgente necessità di ridurre le emissioni di gas serra e garantire un approvvigionamento energetico stabile, la ricerca si rivolge sempre più verso soluzioni innovative. L'esplorazione delle potenzialità energetiche dello spazio, attraverso progetti come SOLARIS e l'utilizzo di aquiloni, rappresenta una promettente via per superare i limiti delle fonti energetiche terrestri e soddisfare il crescente fabbisogno energetico globale.

Fino alle vette più alte

La start-up olandese Kitepower usa gli aquiloni per generare elettricità. Questo nuovo tipo di sistema di energia eolica aerea (AWE) sostituisce le turbine eoliche con gli aquiloni, un'opzione più economica e leggera che, a quanto si dice, offre una fornitura di energia più costante rispetto alle turbine. L'aquilone può volare più in alto di una turbina e raggiungere i venti più forti e costanti che sono presenti più in alto nell'atmosfera.

L'aquilone di Kitepower 

L'aquilone di Kitepower (Credit Kitepower)

L'aquilone di Kitepower è uno scheletro in fibra di vetro che vola in cicli di pompaggio. Vola in uno schema a otto per venti trasversali ottimali. L'aquilone è attaccato a una batteria per immagazzinare l'energia. L'immagazzinamento della batteria significa anche che Kitepower può fornire fonti di energia pulita per aree isolate.

Kitepower ha stretto una partnership con la compagnia energetica RWE per i test sull'Irlanda e ha anche preso parte ad esercitazioni nei Caraibi. Allo stesso modo, la compagnia tedesca SkySails Power ha lanciato un sistema di paracadute AWE sopra Mauritius nel dicembre 2022. Attualmente le turbine eoliche aeree generano 400 megawattora all'anno, sufficienti a fornire energia a un massimo di 400 case a Mauritius.

Il progetto SOLARIS

L' Agenzia Spaziale Europea (ESA) ha sviluppato una tecnologia satellitare per convertire l'energia del Sole nello spazio e ritrasmetterla sulla Terra. Il progetto SOLARIS trasmetterebbe energia pulita dall'orbita per supportare la rete energetica della Terra. L'energia solare basata sullo spazio funzionerebbe in modo simile alle telecomunicazioni.

Nello spazio l'energia del sole è continua e senza nuvole, quindi offre una fonte di energia costante. L'ESA stima che la luce solare sia dieci volte più intensa nella parte superiore dell'atmosfera che sulla superficie terrestre. Come l'energia eolica aerea può sfruttare venti forti e costanti, così può fare l'energia solare spaziale. Una luce solare più forte e continua può essere trasmessa in modalità wireless fino alle stazioni riceventi dedicate sulla Terra e convertita in energia per la rete locale.

La società energetica Enel è tra i partner dell'ESA per l'installazione di pannelli solari nello spazio. Enel ha inoltre stretto una partnership con l'ESA e SpaceX nel 2022 per migliorare la connettività dei cantieri edili e delle centrali elettriche in aree remote.

Pannelli solari nello spazio

Pannelli solari nello spazio e ricezione dell’energia a terra

Pannelli solari nello spazio e ricezione dell’energia a terra. (© ESA/Andreas Treuer, fonte ESA)

Energia solare spaziale sulla Luna

Gli studi hanno teorizzato l'uso della Luna per progetti di energia rinnovabile. La Luna ha molteplici utilizzi nello sforzo di coltivare energia rinnovabile basata sullo spazio. Oltre a lavorare sull'energia solare basata sullo spazio, Enel ha collaborato a studi di fattibilità per una centrale elettrica lunare. La centrale elettrica lunare immagazzinerebbe e distribuirebbe energia a potenziali futuri coloni.

La Luna può anche essere utilizzata per massimizzare l'energia solare in quanto può riflettere la luce del sole e aumentare ulteriormente la quantità di energia che può essere catturata durante il processo solare basato sullo spazio. Un'azienda di costruzioni giapponese ha proposto una cintura di pannelli solari per circondare la Luna e catturare riflessi di luce solare costanti. L'energia verrebbe quindi inviata sulla Terra nello stesso processo del progetto SOLARIS.

Infine, i ricercatori in Svizzera hanno lavorato a una campagna per l'energia spaziale pulita. Questa include una Greater Earth Lunar Power Station, che è un satellite ad energia solare costruito principalmente da risorse lunari.

La stazione energetica lunare sarebbe composta da celle solari prodotte sulla Luna che trasmetterebbero energia ai ricevitori sulla superficie lunare per le future attività sulla Luna.

Mentre l'energia basata sulla Luna per una potenziale colonizzazione è ancora un sogno fantascientifico piuttosto lontano, la raccolta di energia eolica e solare dagli strati superiori dell'atmosfera è già in atto. Gli strati superiori offrono fonti di energia costanti e ininterrotte che possono alimentare le reti elettriche, supportare aree isolate e aiutare il mondo ad aumentare la sua generazione di energia rinnovabile.

Efficienza complessiva dei sistemi di energia spaziale

Qual è l'efficienza complessiva dei sistemi di energia spaziale, considerando le perdite durante la conversione, la trasmissione e la riconversione dell'energia? Come si confronta con l'efficienza delle fonti rinnovabili terrestri?

I sistemi di energia spaziale hanno mostrato un'efficienza complessiva piuttosto elevata. I pannelli solari spaziali possono raggiungere un'efficienza di conversione dell'energia solare superiore al 30%, nonostante le sfide ambientali nello spazio.

Le fonti rinnovabili terrestri, come il fotovoltaico e l'eolico, hanno anch'esse mostrato un'efficienza crescente grazie alle innovazioni tecnologiche. L'energia solare fotovoltaica sulla Terra ha un'efficienza media che varia tra il 15% e il 22%, mentre l'energia eolica può raggiungere efficienze superiori al 40% nelle condizioni ottimali.

 

 

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Il Fotovoltaico nelle applicazioni spaziali - Davide Micheli



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