A demanda da humanidade por energia está
crescendo a um ritmo surpreendente. Combine isso a uma oferta cada vez menor de
combustíveis fósseis, e fica dolorosamente claro que é necessário algo inovador
e poderoso.
Mas há uma proposta de alta tecnologia
que promete muito, uma ideia que existe desde os anos 1960: veja como a energia
solar capturada no espaço poderá resolver todas as nossas necessidades de
energia na Terra.
Os humanos precisam de mais energia
Assumindo que o progresso econômico e a
globalização continuem no ritmo atual, em 2030 será necessário produzir o dobro
da quantidade de energia que consumimos hoje. Isso corresponderá a monumentais
220 trilhões de quilowatts-hora por ano. E até o final do século, precisaremos
de quatro vezes a taxa atual de consumo.
E tão importante quanto isso: nós
também teremos que deixar de lado o hábito de combustível fóssil – e não só
porque ele, uma hora, vai acabar. O aumento das emissões de CO2 estão causando
estragos na atmosfera da Terra, o que está criando efeitos colaterais no meio
ambiente a uma taxa mais rápida do que o esperado.
Além disso, se queremos que os gases de
efeito estufa sejam colocados sob controle ao longo das próximas décadas,
precisaremos obter mais de 90% de toda a nossa energia a partir de fontes
renováveis ou nucleares.
Embora haja uma série de propostas
sobre como podemos responder a estes desafios, nenhuma parece ser realmente
viável…
…com exceção de satélites movidos a
energia solar.
Benefícios óbvios
Um olhar mais atento a esta solução
baseada no espaço traz uma longa lista de vantagens.
Satélites movidos a energia solar não
produzem quaisquer gases de efeito estufa, nem ocupam espaço valioso na Terra.
E uma vez pagos os custos iniciais, eles seriam relativamente baratos de se
manter. Os módulos solares usados para a geração de energia solar têm uma vida
útil longa, sem mencionar o ROI (retorno sobre o investimento) surpreendente
que viria de uma fonte de energia praticamente ilimitada.
Além disso, eles não estão limitados
por ciclos dia/noite, pelo tempo/clima, ou pela mudança das estações. E, de
fato, eles seriam muito mais eficientes do que qualquer tipo de estação baseada
na Terra. A coleta de energia solar no espaço é sete vezes maior (por unidade
de área) do que na superfície do planeta. Além disso, a quantidade de energia
solar disponível lá em cima é impressionante – na ordem de bilhões de vezes
maior do que obtemos hoje. A Terra recebe apenas 1/2.300.000.000 da energia
gerada pelo Sol. O potencial de escalabilidade é enorme, para dizer o mínimo.
Satélites movidos a energia solar não
seriam propensos a ataques terroristas, e reduziriam a pressão geopolítica por
petróleo. De acordo com o futurista Keith Henson, a energia solar capturada do
espaço pode ser usada para mover veículos, como carros elétricos, ou permitir a
produção de combustíveis sintéticos – que, custando um centavo de dólar por
quilowatt-hora, resultariam em gasolina que custaria R$0,50 por litro.
Ao mesmo tempo, essa energia solar
daria independência energética de verdade para as nações que optarem por
implementá-la. E além disso, essa energia poderia ser exportada para qualquer
lugar do mundo, e seria especialmente valiosa para áreas isoladas do mundo,
incluindo África e Índia.
Por fim, a energia solar capturada no
espaço também traria benefícios tremendos para a exploração espacial humana e
robótica, incluindo o fornecimento de energia para colônias na Lua, Marte e
estações espaciais. Ele poderia também servir como a primeira semente no
desenvolvimento de uma Esfera de Dyson – uma matriz de coletores solares que
iria cobrir o Sol a uma distância de cerca de 1 UA (unidade astronômica, cerca
de 150.000.000 km).
Como vai funcionar
No final dos anos 1960, Peter Glaser
propôs a ideia de satélites movidos a energia solar (SPS), que ele imaginou
como células fotovoltaicas no espaço que poderiam transferir energia sem fio de
volta à Terra. Seu projeto exigia uma grande plataforma posicionada no espaço
em uma órbita alta, que iria recolher a energia solar e convertê-la em
eletricidade. Por sua vez, essa energia seria usada para conduzir uma
transmissão sem fio de energia (WPT), que transmitiria a energia solar para
estações de recepção na Terra – o que seria composto de grandes antenas
receptoras.
Alguns visionários atualizaram a visão
de Glaser para incluir o uso de um transmissor de energia sem fio por
micro-ondas. Isto envolveria grandes estruturas separadas (como um painel solar
e um transmissor) que seriam montados no espaço. Sistemas SPS poderiam também
incluir um conceito WPT modular com lasers, envolvendo módulos solares que se
automontariam. Outros projetos exigem um conceito WPT SPS de "estrutura
sanduíche" modular, exigindo um número significativo de pequenos módulos
solares que seriam montados roboticamente em órbita.
Mas para que isso aconteça, precisamos
desenvolver veículos de lançamento ecológicos e de baixo custo. Nós poderíamos
enviar os materiais em um elevador espacial, mas enquanto não realizamos isto,
nós teremos que criar algo mais eficiente. Felizmente, a SpaceX e outras
empresas privadas já estão trabalhando em soluções de lançamento mais
eficientes.
Além disso, precisaremos de construção
em larga escala e estações em órbita – locais de trabalho no espaço que seriam
maiores, mais complexos, e que exigiriam mais energia do que a Estação Espacial
Internacional (ISS). Eles permitiriam a produção de grandes painéis simples,
fáceis de montar, que consistiriam de várias peças idênticas. No futuro, seria
possível até mesmo construir uma frota inteira destes coletores solares usando
materiais extraídos de asteroides.
Propostas de design
À medida que mais pessoas reconhecem o
potencial dos SPS, e à medida que a tecnologia alcança a ideia, foram
formuladas uma série de propostas de design. E isso não é mais apenas mera
especulação: é algo que está quase pronto para virar realidade.
Por exemplo, o SPS-ALPHA (Satélite de
Energia Solar via Agrupamentos por Fase Arbitrariamente Grandes), que está
sendo desenvolvido por John Mankins, da NASA. Utilizando uma abordagem
"biomimética", o projeto prevê enormes plataformas construídas a
partir de milhares de pequenos elementos, que poderiam fornecer dezenas de
milhares de megawatts transmitindo energia sem fio.
Ele faria isso usando uma grande
quantidade de espelhos cobertos por uma película fina, e controlados
individualmente, colocados na superfície curva de um satélite. Esses espelhos
ajustáveis iriam interceptar e redirecionar a luz solar para células
fotovoltaicas afixadas atrás do satélite. O lado que aponta para a Terra teria
um conjunto de painéis de transmissão de micro-ondas. Eles gerariam um feixe
único e de baixa intensidade de radiofrequência, que seria transmitido para a
Terra.
E o que é particularmente interessante
sobre este conceito é que ele permitiria a construção de um satélite de energia
solar que poderia ser montado inteiramente a partir de elementos individuais do
sistema que não pesam mais de (50-200 kg), permitindo que todas as peças fossem
produzidas em massa a baixo custo.
Há também o sistema SBSP, da JAXA. A
agência espacial japonesa quer um protótipo em funcionamento até 2020, e um
sistema totalmente operacional até 2030.
O sistema deles é projetado para
funcionar em uma órbita estacionária a cerca de 36.000 km acima do equador,
onde ele irá absorver a luz solar com células solares incrementadas com cromo.
O sistema SBSP vai transmitir energia para a Terra usando feixes de laser com
cerca de 42% de eficiência. Cada satélite vai transmitir energia para uma
estação receptora com 3 km de largura, que vai produzir um gigawatt de energia
elétrica – o bastante para abastecer 500.000 casas.
Outros exemplos incluem a Sun Tower, o
satélite Dyson-Harrop (que aproveitaria a energia dos ventos solares), o Solar
Disk, e o SPS European Sail Tower.
Prazos
Os SPS têm sido discutidos desde os
anos 70, e foram revistos periodicamente por várias partes interessadas no
mundo – mas a ideia nunca foi vista como algo rentável ou tecnologicamente
viável. Estes sentimentos estão mudando, no entanto.
No ano passado, a Academia
Internacional de Astronáutica publicou um relatório exaustivo elogiando os
benefícios da energia solar obtida no espaço, exortando a comunidade
internacional a tomar a sério essa perspectiva. O relatório contém mais de uma
dezena de recomendações sobre como começar, enquanto prevê que a energia solar
espacial será tecnicamente viável dentro de 10 a 20 anos, utilizando
tecnologias que já existem.
Os autores também notaram que o projeto
seria economicamente viável nas próximas décadas, mas em condições específicas
que têm a ver com os mercados futuros de energia e da disposição dos governos
para começar (o que poderia ser motivado por preocupações ambientais).
Além disso, experimentos de voo serão
necessários, assim como a decisão de políticas ou questões regulatórias – o que
definitivamente pode levar algum tempo. Nem precisamos mencionar que alguns
grupos e indivíduos podem não gostar da ideia de micro-ondas e raios laser
atingirem a superfície da Terra – para não mencionar o potencial pesadelo de que
essa tecnologia poderia virar uma arma.
E em termos de gastos, a IAA propôs um
esquema de partilha de custos em que as nações trabalhariam em conjunto para
reduzir o preço – que poderia chegar a um trilhão de dólares.
Mas dados os incríveis benefícios –
para não mencionar a enorme necessidade – isso precisa acontecer. Fonte: JMA