Cientistas transmitem energia solar do espaço para a Terra pela primeira vez no mundo: ScienceAlert

Nov 01, 2023

A energia solar é a forma de energia renovável que mais cresce e atualmente responde por 3,6% da produção global de eletricidade hoje. Isso a torna a terceira maior fonte do mercado de energia renovável, seguida pela hidrelétrica e eólica.

Espera-se que esses três métodos cresçam exponencialmente nas próximas décadas, atingindo 40% em 2035 e 45% em 2050. Ao todo, espera-se que as energias renováveis ​​respondam por 90% do mercado de energia até meados do século, com a energia solar respondendo por cerca de metade.

No entanto, vários desafios e questões técnicas precisam ser superados para que essa transição ocorra.

O principal fator limitante para a energia solar é a intermitência, o que significa que ela só pode coletar energia quando houver luz solar suficiente disponível. Para resolver isso, os cientistas passaram décadas pesquisando energia solar baseada no espaço (SBSP), onde os satélites em órbita coletariam energia 24 horas por dia, 365 dias por ano, sem interrupção.

Para desenvolver a tecnologia, os pesquisadores do Space Solar Power Project (SSPP) da Caltech concluíram recentemente a primeira transferência de energia sem fio bem-sucedida usando o Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment (MAPLE).

O MAPLE foi desenvolvido por uma equipe da Caltech liderada por Ali Hajimiri, o professor Bren de Engenharia Elétrica e Engenharia Médica e co-diretor do SSPP. O MAPLE é uma das três principais tecnologias testadas pelo Space Solar Power Demonstrator (SSPD-1).

Essa plataforma consiste em uma série de transmissores de microondas leves e flexíveis controlados por chips eletrônicos personalizados. O demonstrador foi construído usando tecnologias de silício de baixo custo projetadas para coletar energia solar e transmiti-la para as estações receptoras desejadas em todo o mundo.

O SSPP começou em 2011, quando Donald Bren, membro vitalício do Conselho de Curadores da Caltech, abordou o então presidente da Caltech, Jean-Lou Chameau, para discutir a criação de um projeto de pesquisa da SBSP.

Bren e sua esposa (também administradora da Caltech) concordaram em doar um total de US$ 100 milhões para financiar o projeto, enquanto a Northrop Grumman Corporation forneceu US$ 12,5 milhões adicionais. O SSPD-1 foi lançado em 3 de janeiro no topo de um SpaceX Falcon 9 como parte de um programa de compartilhamento de viagens e foi implantado por uma espaçonave Vigoride (fornecida pela empresa aeroespacial Momentus).

Para que o SBSP seja viável, os satélites precisam ser leves para que possam ser lançados de maneira econômica e flexíveis para que possam caber dentro das carenagens de carga útil (semelhante ao Telescópio Espacial James Webb (JWST).

Harry Atwater, presidente da Otis Booth Leadership Chair da Divisão de Engenharia e Ciências Aplicadas, professor Howard Hughes de física aplicada e ciência dos materiais e diretor da Liquid Sunlight Alliance, é um dos principais investigadores do projeto. Como ele explicou em um comunicado de imprensa da Caltech:

"A demonstração da transferência de energia sem fio no espaço usando estruturas leves é um passo importante em direção à energia solar espacial e amplo acesso a ela globalmente. Os painéis solares já são usados ​​no espaço para alimentar a Estação Espacial Internacional, por exemplo, mas para lançar e implantar grandes o suficiente matrizes para fornecer energia à Terra, a SSPP precisa projetar e criar sistemas de transferência de energia solar que sejam ultraleves, baratos e flexíveis."

Cada unidade SSPP pesa cerca de 50 kg (110 libras), comparável com microssatélites que normalmente pesam entre 10 e 100 kg (22 a 220 libras). Cada unidade se dobra em pacotes de cerca de 1 m3 (35 pés3) de volume e depois se desenrola em um quadrado plano medindo cerca de 50 m (164 pés) de diâmetro, com células solares de um lado e transmissores de energia sem fio do outro.

Os componentes do SPPD-1 não são selados, o que significa que estão expostos às variações extremas de temperatura do espaço. Além de demonstrar que os transmissores de energia podem sobreviver ao serem lançados ao espaço, o experimento forneceu um feedback útil aos engenheiros do SSPP.

“Através dos experimentos que realizamos até agora, recebemos a confirmação de que o MAPLE pode transmitir energia com sucesso para receptores no espaço”, disse Hajimiri.