La energía solar espacial: la alternativa a las renovables terrestres que podría ahorrar a Europa 36.000 millones de euros anuales

Las energías renovables son hasta ahora la elección de los estados que se comprometieron en alcanzar las emisiones cero en 2050. Para alcanzar este objetivo, es necesario culminar la transición de los combustibles fósiles a recursos de bajas emisiones de carbono, como las energías eólica y solar. Pese a las buenas intenciones de los Estados, la intermitencia y la dependencia climática de las renovables terrestres dificultan el suministro constante. Además, todavía no ha sido posible conseguir la rentabilidad del almacenamiento a gran escala y de larga duración, lo que obliga a seguir dependiendo de los combustibles fósiles.

En el caso de Europa, se ha creado una red compleja que mantiene interconectado a todos los Estados y que abarca diferentes recursos regionales, perfiles de demanda y políticas. Lo cierto es que la penetración de las renovables en todo el sistema de red europeo es viable, tanto tecnológica como económicamente, pero implica una mejora en la coordinación, el almacenamiento y la transmisión a través de las fronteras nacionales. En este sentido, investigadores del King’s College de Londres han evaluado el posible impacto que podría tener para Europa la generación de energía solar en el espacio.

Según el estudio, publicado en la revista Joule y titulado Assess space-based solar power for European-scale power system decarbonization (traducido como ‘Evaluar la energía solar basada en el espacio para descarbonizar el sistema eléctrico europeo‘), la energía solar espacial (SBSP por sus siglas en inglés) podría ofrecer un recurso energético centralizado e independiente del clima. Al operar por encima de la atmósfera y fuera del ciclo día-noche, la SBSP podría proporcionar energía continua a escala de gigavatios. Esta idea podría convertirse en una solución viable a partir de 2030.

Si bien aún existen incertidumbres, como la fabricación en órbita o los marcos de políticas europeas, los avances de los últimos años hacen de este proyecto una opción prometedora. Las células voltaicas multiunión y ligeras ya alcanzan una eficiencia cercana al 47%, el ensamblaje modular en órbita y las demostraciones exitosas de energía inalámbrica han alcanzado niveles de preparación tecnológica de rango medio. Además, los costes de lanzamientos se han visto reducidos significativamente gracias a los vehículos de lanzamiento reutilizables y algunas estimaciones proyectan un coste nivelado de energía para la SBSP de 25 a 68 euros el MWh para 2050.

Cómo funciona el sistema de paneles espaciales

Como explica el estudio, la implementación de la energía solar espacial conlleva varias etapas, que van desde el despliegue del satélite en órbita hasta su integración en la red eléctrica terrestre. Además, la mayoría de los diseños de este tipo de objetos se basan en la órbita terrestre geoestacionaria, donde la exposición solar continua permite la generación estable y de alta calidad de energía, con tiempos de eclipse mínimos.

La primera etapa es el lanzamiento desde la Tierra hasta la atmósfera. Una vez en órbita, los sistemas robóticos se encargarían de ensamblar los componentes modulares como los paneles fotovoltaicos o espejos de concentración para la captación solar. La electricidad captada por el satélite se convierte posteriormente en rayos de microonda o láser para su transmisión al espacio terrestre. Una vez recibida y convertida, esta energía se entrega a la red eléctrica.

Para que este sistema funcione, será necesario que se instalen antenas rectificadoras en tierra, que abarcarán varios kilómetros cuadrados y captarán la energía transmitida convirtiéndola en corriente continua, que posteriormente se convertirá en corriente alterna y alimentará la red eléctrica. Además, deberá crearse un centro de control centralizado que gestione la orientación de los satélites, la transmisión del haz y el diagnóstico, garantizando que exista una coordinación en tiempo real y se aproveche al máximo la luz solar.

El informe también recoge dos modelos de satélites de energía solar. Por un lado, un diseño con el concepto de “enjambre de helióstatos”, que emplea reflectores y un concentrador central para enfocar la luz solar de forma continua durante todo el día mediante módulos hexagonales de funcionamiento independiente, dispuestos en forma de enjambre. Por otro lado, un sistema de matriz plana, más similar en forma a los paneles solares que conocemos, que capte el sol por uno de sus lados y transmita las microondas por el otro.

La investigación futura determinará si es posible su implementación

Por el momento, las simulaciones muestran que el diseño plano no es rentable según los costes previstos para 2050. Sin embargo, el diseño de enjambre podría reducir los costes totales del sistema eléctrico europeo entre un 7% y un 15%, compensar hasta el 80% de la energía eólica y solar y reducir el uso de baterías en más de un 70%, aunque el hidrógeno sigue siendo vital para el equilibrio estacional. Todo ello supondría un ahorro estimado de 35.900 millones de euros al año.

Para que esta idea se convierta en realidad y pueda sustituir tanto a las fuentes de energía fósiles como a las fuentes renovables, la investigación futura deberá priorizar el avance coordinado de tecnologías facilitadoras como las células fotovoltaicas multiunión y ligeras, los métodos modulares de ensamblaje en órbita y las técnicas de transmisión inalámbrica de energía, fomentando a la vez una estrecha colaboración con los responsables políticos para garantizar la alineación con los marcos regulatorios emergentes.

Además, los estudios futuros deberán desarrollar estrategias que mitiguen los riesgos que representan los desechos orbitales para los sistemas de energía solar espacial. Así como mejorar la resiliencia de su arquitectura y fortalecer los protocolos de cifrado para la transmisión segura de energía y evitar posibles ataques.