Una rivoluzione energetica sta prendendo forma nei cieli sopra di noi, grazie a un’azienda britannica che sta trasformando ciò che un tempo era considerato fantascienza in una concreta realtà tecnologica. Space Solar, fondata nel 2022 e con sede a Harwell Science and Innovation Campus nell’Oxfordshire, sta sviluppando un sistema innovativo per raccogliere energia solare direttamente dallo spazio e trasmetterla sulla Terra senza l’utilizzo di cavi.
Il cuore dell’innovazione di Space Solar è il satellite CASSIOPeiA (Constant Aperture Solid State Integrated Orbital Phased Array), un sistema rivoluzionario progettato per catturare e trasmettere energia solare dallo spazio alla Terra in modo continuo ed efficiente. Questo satellite, con un diametro di 1,7 km e una lunghezza di 4 km, è composto da centinaia di migliaia di moduli di potenza integrati che includono sia fotovoltaici che elettronica per la trasmissione wireless di energia.
Il satellite, posizionato in orbita geostazionaria a circa 36.000 km dalla Terra, è dotato di grandi pannelli solari leggeri e un sistema di specchi che riflettono e concentrano la luce solare sui pannelli. L’elettricità generata viene poi convertita in onde radio ad alta frequenza (microonde) e trasmessa verso un’antenna rettificante (una ‘rectenna’) a terra, che converte le onde elettromagnetiche in elettricità utilizzabile.
Il potenziale di questa tecnologia è straordinario: un pannello solare nello spazio può generare fino a 13 volte più energia rispetto allo stesso pannello sulla Terra. Questo perché nello spazio non ci sono notte, condizioni meteorologiche avverse o atmosfera che possano interferire con la raccolta dell’energia solare.
L’irradiazione solare nello spazio è di circa 1.366 watt per metro quadrato, mentre sulla Terra è tipicamente intorno ai 1.000 watt per metro quadrato in condizioni ideali. Inoltre, mentre i sistemi solari terrestri operano solo per una frazione della giornata, i sistemi spaziali ricevono luce solare quasi costante, garantendo una produzione energetica ininterrotta.
Un recente traguardo significativo per Space Solar è stato il successo nei test del dimostratore tecnologico HARRIER, che rappresenta il primo sistema al mondo di trasmissione wireless di energia a 360 gradi. Questa tecnologia innovativa consente la trasmissione di energia in tutte le direzioni senza la necessità di parti mobili, garantendo un’affidabilità e prestazioni senza precedenti.
I test di HARRIER, condotti presso l’Università Queen’s di Belfast, hanno dimostrato la capacità di dirigere un fascio di microonde attraverso 360 gradi con un raggio continuo e affidabile. Il sistema utilizza un nucleo elicoidale di potenza composto da un amplificatore di potenza a radiofrequenza e un trasmettitore di antenna, mentre una rectenna ricevente converte la frequenza in elettricità.
Il prototipo testato ha un diametro di 0,5 metri e oltre 150 antenne. L’azienda stima che un satellite su scala completa, con antenne del diametro di 2 km, potrebbe fornire circa 2 GW di potenza continua, sufficiente per un milione di abitazioni, in qualsiasi condizione meteorologica.
Space Solar ha recentemente completato CASSiDi, un progetto di 18 mesi del valore di 1,7 milioni di sterline, progettato per far avanzare la maturità del design del suo rivoluzionario satellite CASSIOPeiA. Questo progetto, finanziato dall’Agenzia Spaziale del Regno Unito e dal Dipartimento per la Sicurezza Energetica e Net Zero, ha confermato che gli obiettivi di massa del satellite di potenza solare sono raggiungibili, un fattore chiave del costo del capitale e del basso costo livellato dell’elettricità.
Il progetto ha coinvolto 22 organizzazioni di ingegneria e ha portato alla creazione di un documento di progettazione di sottosistemi di 1.700 pagine. Questo lavoro ha affrontato fattori di rischio chiave, tra cui l’efficienza della conversione di potenza, la logistica di lancio e la convenienza economica.
Uno degli aspetti cruciali di questa tecnologia riguarda la sicurezza della trasmissione di energia tramite microonde. I sistemi SBSP attuali hanno una densità di potenza massima al centro del fascio di circa 250 W/m² (come punto di riferimento, si incontrerebbe 1000 W/m² dal sole stando all’equatore della Terra a mezzogiorno).
La densità di potenza diminuirebbe significativamente verso l’esterno del fascio, raggiungendo meno di 10 W/m² al bordo del fascio. L’UE fissa il limite di esposizione sicura alle microonde a 50 W/m²; mentre l’accesso alla regione centrale del fascio nella stazione di ricezione a terra sarebbe limitato, la regione esterna del fascio potrebbe essere utilizzata in modo sicuro per scopi duali, come la produzione agricola.
Un dettagliato studio di Analisi del Ciclo di Vita conferma che il design è una vera tecnologia a basse emissioni di carbonio con un’impronta di carbonio prevista paragonabile o potenzialmente inferiore alle fonti di energia rinnovabile esistenti.
Space Solar mira a commissionare il suo primo sistema commerciale su scala di megawatt entro 5 anni, con array di capacità molto maggiore aggiunti entro 12 anni. L’azienda prevede che la tecnologia SBSP possa essere implementata su scala commerciale a partire dal 2030.
Secondo l’Agenzia Spaziale Europea, potremmo avere i primi moduli operativi già entro il 2040. Uno studio recente ha rivelato che l’energia solare generata dallo spazio potrebbe produrre fino a 10 GW di elettricità all’anno entro il 2050, equivalente a un quarto dell’attuale domanda di elettricità nel Regno Unito.
Il potenziale economico è altrettanto impressionante: l’SBSP ha il potenziale di creare un’industria multimiliardaria e generare circa 143.000 posti di lavoro in tutto il paese.
Space Solar è stata fondata da Sam Adlen e Martin Soltau nel luglio 2023. Prima di fondare Space Solar, Adlen ha costruito hardware per una missione NASA su Marte durante il suo dottorato all’Università di Oxford e ha supportato lo sviluppo di imprese spaziali presso il Satellite Applications Catapult. Soltau ha presieduto il Western Aerospace Centre e ha gestito programmi presso la società aeronautica Smiths Aerospace.
I fondatori di Space Solar hanno inizialmente istituito la Space Energy Initiative (SEI) per riunire i settori dello spazio e dell’energia e dimostrare al governo il vasto supporto per questo ambizioso concetto. La SEI è ora una collaborazione che include il governo del Regno Unito e oltre 80 organizzazioni, con una convinzione condivisa nel potenziale e nella visione dell’energia solare basata nello spazio.
Il governo del Regno Unito ha dimostrato il suo sostegno a questa tecnologia con un investimento di 3 milioni di sterline annunciato nel luglio 2022 per progetti di energia solare basata nello spazio. Questo finanziamento è stato visto come un riconoscimento del potenziale di questa rivoluzionaria nuova tecnologia e darà il via al suo sviluppo come soluzione per le future esigenze energetiche del Regno Unito.
L’energia solare basata nello spazio rappresenta una delle frontiere più promettenti nella ricerca di fonti energetiche rinnovabili e affidabili. Con la capacità di fornire energia pulita e continua, indipendentemente dalle condizioni meteorologiche o dal ciclo giorno-notte, questa tecnologia potrebbe rivoluzionare il modo in cui produciamo e distribuiamo l’energia.
Space Solar, con il suo innovativo satellite CASSIOPeiA e la tecnologia di trasmissione wireless HARRIER, sta aprendo la strada verso questa nuova era energetica. I progressi significativi compiuti finora e il supporto crescente da parte del governo e dell’industria suggeriscono che questa visione futuristica potrebbe diventare realtà nei prossimi decenni.
In un mondo che affronta sfide crescenti legate al cambiamento climatico e alla sicurezza energetica, l’energia solare dallo spazio offre una prospettiva entusiasmante: un futuro in cui il sole splende sempre, anche di notte, fornendo energia pulita, abbondante e accessibile per tutti.
