L’iniziativa, denominata SOLARIS, solleva l’allettante prospettiva di energia pulita e scalabile trasmessa continuamente dall’orbita geostazionaria per sostenere le energie rinnovabili dipendenti dalle condizioni meteorologiche ed eliminare la dipendenza dai combustibili fossili.

Attraverso SOLARIS, l'ESA sta riunendo politici, fornitori di energia e aziende spaziali per studiare la fattibilità dello sviluppo e dell'implementazione dell'energia solare spaziale. Ciò ha lo scopo di consentire all’Europa di prendere una decisione informata entro la fine del 2025 se procedere con un programma di sviluppo dedicato a questa tecnologia.

L’industria energetica basata sui fossili – in particolare carbone, petrolio e gas – contribuisce fortemente alla crisi climatica. Nel tentativo di mitigare questi impatti, l’Europa sta portando avanti la transizione verso le fonti energetiche rinnovabili con l’obiettivo di raggiungere la neutralità carbonica entro il 2050.

Sanjay Vijendran, responsabile dell’ESA per l’iniziativa SOLARIS, afferma: “Il netto zero presenta molte sfide, tra cui la produzione fluttuante delle attuali energie rinnovabili come l’energia eolica e i parchi solari a terra. Guardando oltre il 2050, si prevede che il fabbisogno energetico dei paesi in via di sviluppo aumenterà in modo significativo. Ciò, unito all’intensificarsi degli impatti climatici, significa che la necessità di fonti di energia rinnovabili e affidabili, che possano anche essere sufficientemente ampliate, diventerà sempre più pressante”.

Considerata la natura ininterrotta e il potenziale scalabile dell’energia solare spaziale, la tecnologia potrebbe offrire una soluzione a queste sfide energetiche attuali e future.

L'idea è quella di raccogliere l'energia solare nello spazio, dove è continuamente disponibile e non influenzata dalla copertura nuvolosa o da altre condizioni atmosferiche. Verrebbe quindi trasmessa in modalità wireless ai ricevitori posizionati strategicamente e collegati alla rete energetica.

Nel 2023 uno studio SOLARIS condotto da Thales Alania Space Italy, con il contributo della società di energia rinnovabile ENEL, ha iniziato a elaborare una prima definizione di un sistema di energia solare spaziale che utilizza le onde radio per fornire una fornitura affidabile di energia 24 ore su 24, 7 giorni su 7 verso il suolo.

Sanjay, che presenterà SOLARIS questa settimana alla Conferenza internazionale sull’energia dallo spazio a Londra, spiega: “La fisica alla base di questo progetto è già implementata nelle telecomunicazioni, dove i satelliti irradiano piccole quantità di energia sotto forma di onde a radiofrequenza dall’orbita ad una stazione terrestre ricevente. La differenza con l’energia solare spaziale è che la quantità di energia trasmessa e raccolta con successo dovrebbe essere molto maggiore per rendere l’impresa fattibile – questo presenta molti ostacoli tecnologici da superare”.

Un ulteriore studio SOLARIS – condotto dalla società di consulenza Arthur D Little in collaborazione con il fornitore di energia ENGIE – sta approfondendo un concetto secondario che potrebbe servire da precursore ai satelliti per l’energia solare a radiofrequenza.

Questo tipo di sistema utilizza grandi specchi dispiegati nello spazio per riflettere la luce solare attraverso l’atmosfera verso i parchi solari terrestri esistenti, aumentandone i rendimenti e consentendo loro di continuare a produrre energia anche nei momenti in cui i livelli di luce naturale sono bassi.

Nell'immagine artistica una possibile centrale solare orbitale. Credito: ESA/Andreas Treuer.

Il design del riflettore pone meno sfide tecniche rispetto al concetto di radiofrequenza, il che significa che potrebbe essere implementato prima per testare le tecnologie che verranno poi utilizzate nelle costellazioni di energia solare a radiofrequenza.

Il lavoro futuro affronterà le sfide dell’energia solare spaziale, molte delle quali sono legate alla scala prevista sia dei parchi solari nello spazio che delle stazioni riceventi a terra.

Con le costellazioni di energia solare che dovrebbero misurare centinaia di metri o addirittura chilometri, gli ingegneri dovranno trovare modi per assemblare, mantenere e far funzionare questi sistemi, mitigando al tempo stesso i rischi posti dai detriti orbitali e dalle condizioni meteorologiche spaziali.

Sanjay aggiunge: “Le sfide associate all’energia solare spaziale sembrano più superabili che mai, grazie a sistemi di lancio riutilizzabili a basso costo e ai progressi nella robotica, nelle tecnologie di manutenzione in orbita e nella trasmissione di energia wireless”.

Oltre agli studi sui concetti di sistema, SOLARIS sta consentendo lo sviluppo scientifico e tecnologico che sarà parte integrante della futura infrastruttura di energia solare basata sullo spazio. I risultati di questo lavoro potrebbero essere utili anche per molte altre applicazioni spaziali e terrestri.

L'ESA, con un finanziamento dedicato da parte dell'Agenzia spaziale britannica, ha recentemente invitato le aziende britanniche a sviluppare sistemi robotici che potrebbero essere utilizzati per l'assemblaggio, la manutenzione o il funzionamento di parchi solari nello spazio.

L’ESA lavorerà anche con partner accademici su una serie di studi scientifici per indagare questioni di ricerca importanti, compreso il modo in cui le onde radio utilizzate nell’energia solare spaziale si comporteranno nell’atmosfera terrestre e come potrebbero avere un impatto sulla salute umana e sugli ecosistemi naturali.

Un ulteriore obiettivo di SOLARIS è quello di riunire l’industria spaziale, le aziende energetiche e i governi per esplorare l’enorme potenziale della tecnologia satellitare per l’energia solare nella loro spinta collettiva verso la decarbonizzazione della società nei prossimi decenni.

space based solar power 2024

Nell'immagine artistica una possibile centrale solare orbitale. Credito: ESA/Andreas Treuer.

Questo impegno sarà messo in mostra questa settimana alla Conferenza internazionale sull’energia dallo spazio, che accoglierà figure chiave del governo britannico e dell’industria energetica per discutere di SOLARIS e di altre attività correlate nel Regno Unito, in Europa e oltre.

Sanjay conclude: “La minaccia del clima di crisi richiede che lavoriamo insieme per esplorare tecnologie alternative per raggiungere la neutralità del carbonio – e, se implementata, l’energia solare spaziale potrebbe svolgere un ruolo fondamentale nell’affrontare questa sfida energetica, a partire già dal gli anni ’30 del ventunesimo secolo”.

Una di queste tecnologie, la trasmissione di energia wireless, è stata recentemente presentata in Germania a un pubblico di responsabili del mondo degli affari e del governo.

La dimostrazione ha avuto luogo presso la X-Works Innovation Factory di Airbus a Monaco. Utilizzando il raggio di microonde, l’energia verde è stata trasmessa tra due punti che rappresentano “Spazio” e “Terra” su una distanza di 36 metri.

Ma l'ottimismo dell'ESA sarà in grado di superare le critiche di gran parte del mondo scientifico e gli scogli inevitabili che una tecnologia di questo tipo si porta dietro? Aspettiamo di vedere quali risultati porteranno questi studi ulteriori. Intanto anche negli Stati Uniti, Cina e Giappone gli studi sulla SBSP (Space-Based Solar Power) vanno avanti e chissà che, presto, non portino a dei test veri e propri anche in orbita.