Painéis solares espaciais podem ajudar na transição para emissões líquidas zero

Os painéis solares espaciais poderiam permitir a captação contínua de energia solar, em vez de apenas quando a luz solar atinge a Terra, reduzindo em 80% a necessidade da Europa de energia eólica e solar terrestre, segundo um estudo publicado na revista Joule, da Cell Press.

Utilizando modelos energéticos, os investigadores estimam que, em 2050, a energia solar espacial poderia reduzir os custos totais do sistema de rede elétrica da Europa em 7% a 15%. No entanto, esses números dependem do rápido desenvolvimento de duas tecnologias projetadas pela NASA para atingir a meta da Europa de zerar as emissões até 2050.

“No espaço, é possível posicionar os painéis solares de forma a que estejam sempre virados para o sol, o que significa que a produção de energia pode ser quase contínua em comparação com o padrão diário na Terra”, afirma o autor sénior e engenheiro Wei He, do King’s College London. “E, por estar no espaço, a radiação solar é mais elevada do que na superfície da Terra”, acrescenta.

A ideia de colocar painéis solares no espaço foi originalmente proposta em 1968, mas o conceito era tecnologicamente e economicamente impossível até recentemente. Agora, a energia solar espacial está a ser ativamente desenvolvida pela China, Índia, Japão, Rússia, Estados Unidos e Reino Unido.

Os painéis solares espaciais funcionariam de forma muito semelhante aos satélites de comunicações — os painéis orbitaram a Terra, rodando para captar de forma otimizada os raios solares, e essa energia seria transmitida para estações recetoras na Terra sob a forma de micro-ondas, que poderiam então ser convertidas em eletricidade e alimentadas na infraestrutura da rede existente.

“Este é o primeiro artigo a colocar a energia solar espacial no quadro de transição do sistema energético”, diz He. “Estamos atualmente numa fase de transferir essa ideia inovadora para testes em grande escala e começar a discutir regulamentação e formulação de políticas”, adianta.

Para examinar se a energia solar espacial poderia ajudar a Europa a atingir a sua meta de emissões líquidas zero, a equipa utilizou modelos da rede energética europeia em 2050. Primeiro, estimaram os custos anuais e o potencial de captação de energia para dois projetos de energia solar espacial da NASA: o Innovative Heliostat Swarm e o Mature Planar Array.

O projeto do heliostato está em fase inicial de desenvolvimento, mas tem maior potencial para captar energia solar de forma contínua, enquanto o arranjo planar, mais simples, está mais próximo de estar tecnologicamente pronto, mas só consegue captar energia solar cerca de 60% do tempo, o que ainda é um grande avanço em relação à eficiência de 15% a 30% dos painéis solares terrestres padrão.

Em seguida, os investigadores compararam cenários com e sem energia solar espacial para testar se a tecnologia poderia complementar ou superar outras fontes de energia renovável na Europa. Eles descobriram que, embora o projeto planar fosse menos económico do que a energia renovável terrestre em todos os cenários, o projeto do heliostato superaria a energia eólica e solar até 2050, com desempenho e custos projetados pela NASA.

No geral, o modelo estimou que o design do heliostato reduziria os custos totais do sistema em 7% a 15%, compensaria até 80% da energia eólica e solar e reduziria o uso de baterias em mais de 70%, embora o armazenamento de hidrogénio ainda fosse vital nos meses de inverno para algumas regiões.

Para ser rentável, a equipa estimou que os custos anuais do projeto do heliostato precisariam diminuir para cerca de 14 vezes o custo estimado dos painéis solares terrestres em 2050, enquanto o projeto planar seria rentável a 9 vezes o custo estimado dos painéis solares terrestres em 2050.

“Atualmente, os custos da energia solar espacial estão 1 a 2 ordens de magnitude acima desses pontos de equilíbrio”, diz He.

Apesar da sua relativa ineficiência, os investigadores afirmam que vale a pena procurar o projeto planar, além do heliostato mais eficiente, porque ele tem maior prontidão tecnológica e, portanto, poderia ser usado para demonstrar e desenvolver ainda mais o conceito em um prazo mais curto.

“Recomendamos uma estratégia de desenvolvimento coordenada que combine e aproveite ambas as tecnologias para obter um melhor desempenho”, diz He. “Ao nos concentrarmos primeiro no design planar mais maduro, podemos demonstrar e refinar as tecnologias de energia solar espacial e, ao mesmo tempo, acelerar a pesquisa e o desenvolvimento de designs com geração de energia mais contínua”, acrescenta.

Os investigadores observam que são necessários muitos avanços tecnológicos antes que a energia solar espacial possa ser implementada. Em particular, são essenciais testes em grande escala de transmissão sem fios, e são necessários avanços para permitir que os dispositivos sejam montados roboticamente enquanto estão em órbita.

“No futuro, também quero explorar os riscos potenciais da energia solar espacial, como detritos orbitais e degradação do sistema, e como podemos minimizar esses riscos”, conclui He.