Os jovens pesquisadores reunidos na cobertura do laboratório de engenharia da Caltech (Instituto de Tecnologia da Califórnia), em Pasadena, numa deleitável noite de maio de 2023, não tinham a intenção de fazer história.
Depois de um longo dia montando equipamentos para testar um satélite movido a força solar, o professor que chefiava o projeto lhes disse para pegarem um pouco para consumir e voltarem.
“Eram quase 22h, e dissemos: ‘Vamos tentar. Vamos fazer um teste'”, diz Ali Hajimiri, professor de engenharia elétrica na Caltech. “A princípio achamos que não estávamos detectando um sinal. Depois começou a desabrochar e a permanecer mais potente.”
A equipe ficou entusiasmada. Pela primeira vez, uma quantidade detectável de força solar tinha sido transmitida sem fio do espaço para a Terreno. Não importava que fosse insuficiente para atear uma lâmpada. Para a crescente comunidade de defensores da força solar espacial, foi a prova de que era tecnicamente provável fornecer força do espaço para um planeta faminto por eletricidade.
“O sol é a coisa mais próxima que temos de uma nascente de força infinita”, diz Paul Jaffe, engenheiro eletrônico do Laboratório de Pesquisa Naval dos Estados Unidos que estuda a força solar baseada no espaço há 16 anos.
“Podemos produzir uma rede global capaz de fornecer força potencialmente a qualquer lugar da Terreno. A tecnologia solar espacial poderia fazer pela força o que o GPS fez pela navegação.”
A força solar espacial foi discutida pela primeira vez pelo repórter de ficção-científica Isaac Asimov em seu narrativa de 1941 “Razão” [do livro “Eu, Robô”]. Na verdade, porém, há muito tempo ela é rejeitada uma vez que muito faceta e um enorme repto tecnológico para ser viável comercialmente.
À medida que cresce o sentido de urgência diante das mudanças climáticas e que a economia do espaço evolui, entretanto, governos do mundo todo estão reconsiderando seu potencial. Pesquisadores na China, nos EUA, no Reino Unificado, no Japão e na Europa estudam sua viabilidade, com a teoria de possivelmente lançar experiências no espaço antes do final da dez.
O programa ZhuRi da China —traduzido uma vez que “perseguir o sol”— tem planos de colocar em trajectória uma usina piloto gerando 20 megawatts de força até 2035.
No Reino Unificado, um grupo de empresários que financia a startup Space Solar, apoiada pelo governo, é ainda mais cobiçoso. Seu objetivo é edificar uma usina elétrica na graduação de gigawatts no espaço até a mesma data, aumentando para uma frota de usinas que forneçam 30 gigawatts à rede de força até 2040.
Embora as experiências da Caltech tenham sido financiadas pelo filantropo bilionário Donald Bren, e não pelo governo, o Laboratório de Pesquisa da Força Aérea dos EUA está planejando um demonstrador de transmissão de força em trajectória baixa da Terreno em 2025.
Combinação energética
A força solar espacial, por enquanto, é domínio dos pesquisadores. Mas, à medida que aumentam as pressões ambientais, alguns investidores começam a levar mais a sério essa tecnologia.
O governo do Reino Unificado negocia com a Arábia Saudita investimento em força solar espacial em colaboração com a Space Solar, que está em processo de captação de fundos.
Mas sem a adesão dos setores de força e empresas de distribuição aos usuários finais, a força solar baseada no espaço continuará sendo uma quimera.
“Isso deve ser levado uma vez que um projeto energético que tem um grande elemento espacial”, diz Sanjay Vijendran, que lidera o projeto Solaris da Dependência Espacial Europeia. “Estamos tentando que [o setor de energia] assuma o controle o mais rápido provável.”
É por isso que o estudo da Dependência Espacial Europeia inclui empresas uma vez que a italiana Enel e a francesa Engie. No Reino Unificado, a EDF está estudando o potencial da tecnologia para a escritório de inovação do país. Mas, em universal, as empresas de força ainda estão em modo de esperar para ver.
“Ainda existem alguns pontos de interrogação significativos sobre isso –uma vez que: é realmente provável edificar, operar e lançar esse sistema?”, diz David Ferguson, encarregado de inovação para o zero líquido da EDF. “Há muita coisa que ainda precisa ser comprovada do ponto de vista técnico.”
Tal uma vez que acontece com as energias renováveis e a urgência de armazenamento extra, também existem custos ocultos num sistema de força solar espacial.
Os pesquisadores da EDF estimam que o “clima espacial” –fatores uma vez que explosões solares, tempestades geomagnéticas e radiação– poderá degradar os satélites mais rapidamente do que o esperado. Isso acrescentaria tapume de 2 a 7 libras (R$ 12 a 43) ao dispêndio por megawatt-hora.
“Achamos que há uma perda de produtividade de tapume de 20% ao longo da vida útil do sistema, devido ao clima espacial”, afirma Ben Cayless, engenheiro de energias renováveis da EDF.
No entanto, a EDF, tal uma vez que a Enel e a Engie, não está preparada para ignorar o potencial de uma novidade nascente de força limpa. “Nossa estratégia não vai mudar com base neste trabalho ou em pequeno prazo”, afirma Cayless.
“Mas a maioria das empresas é uma vez que nós. Estamos avaliando isto e mantendo nossas opções em destapado.”
Potencial energético pode ser maior que o da fusão nuclear
Muitos defensores da força solar baseada no espaço (SBSP, na {sigla} em inglês) acreditam que a tecnologia tem maior potencial do que a fusão nuclear para ajudar o mundo a atingir suas metas de zero líquido de CO2.
“Toda a física [da energia solar baseada no espaço] foi demonstrada, testada e verificada”, diz John Mankins, ex-físico da Nasa dos quais trabalho em SBSP ao longo de mais de 25 anos lhe valeu o sobrenome de “paraninfo da força solar espacial”.
Embora cientistas americanos tenham afirmado que conseguiram um proveito líquido de força numa reação de fusão no ano pretérito, o processo “ainda está a alguns anos de provar que o sistema geraria mais força do que seria necessário colocar nele”, diz Mankins.
Com investimento suficiente, acrescenta Vijendran, do projeto Solaris, “a força solar espacial poderá estar disponível mais cedo do que a fusão”.
A captação da força solar é obtida com painéis solares fixados num satélite que voa milhares de quilômetros supra da superfície da Terreno, sob luz solar ordenado. Essa força é portanto convertida em micro-ondas, que são transmitidas através da atmosfera até uma antena receptora, onde são reconvertidas em eletricidade para ser distribuída pela rede.
Um único satélite poderia fornecer potencialmente até 2 GW de força livre de carbono, o suficiente para abastecer uma cidade de 2 milhões de habitantes, 24 horas por dia, sete dias por semana.
A Space Solar, com sede em Oxfordshire, estima que um satélite gerador de força solar produziria força a um dispêndio de somente US$ 34 (R$ 170) por megawatt-hora até 2040 para atingir o ponto de estabilidade durante sua vida útil, contra US$ 43 (R$ 213) por MWh para uma grande herdade solar terrestre, US$ 53 (R$ 265) por MWh para eólica offshore e US$ 125 (R$ 620) por MWh para nuclear.
“A economia funciona muito muito, e isso pode realmente ser transformador”, afirma Martin Soltau, que liderou o estudo no Reino Unificado realizado pelos consultores Frazer-Nash, antes de fundar e tornar-se vice-executivo-chefe da Space Solar.
Muitos acreditam, porém, que a força solar baseada no espaço ainda pertence ao domínio da ficção-científica. O fundador da SpaceX, Elon Musk, certa vez chamou o concepção de “a teoria mais idiota de todos os tempos”.
Seu argumento era que as grandes perdas de força durante a conversão da luz solar em eletricidade tornavam a força solar espacial muito menos eficiente e pouco competitiva em relação às fazendas solares na Terreno.
Harry Atwater, um dos três professores da Caltech que lideram o Projeto de Robustez Solar Espacial da universidade e perito em força fotovoltaica, discorda.
“Passar da luz solar no espaço para a eletricidade na Terreno seria tapume de 5% eficiente”, diz ele –o que significa que até 95% da força seria perdida. Mas a quantidade de luz solar no espaço num período de 24 horas “é oito vezes maior do que na Terreno”.
“Seria semelhante a ter uma célula [solar] com 40% de eficiência na Terreno. Não temos nenhuma assim. As pessoas pretendem agora chegar a 30% –talvez.”
