La fecha es diciembre del año 2000 y el
Gobernador del Estado de California oprime un interruptor para
encender el árbol de Navidad estatal en los prados de
la Capital. Veinte minutos más tarde el Gobernador ordena
a sus ayudantes que apaguen las luces del árbol. ¿Porqué?
Insuficiente energía en California.
El Ministro de Energía de los Estados Unidos ordena
que una docena de Compañías de Electricidad de
fuera del Estado le vendan energía a California para evitar
apagones. Pero esto no ocurre sólo en California.
En áreas metropolitanas por todo el país, se
ha pedido a los residentes limitar el consumo de energía
durante los periodos pico del día. En noviembre pasado,
durante las elecciones más disputadas de la historia,
Tom Brokaw, un popular anunciador de TV, se refirió a
los incidentes de apagones como «La verdadera lucha por
el poder.»
¿Entonses, qué es lo que está pasando
aquí?
«El consumo de energía en los Estados Unidos es
casi constante,» dice el Dr. Neville Marzwell, gerente técnico
del programa Conceptos Avanzados y Nuevas Tecnologías
del Laboratorio de Propulsión a Chorro de NASA. «Sin
embargo estamos sacando de servicio plantas nucleares por todo
el país, las cuales no están siendo reemplazadas.»
Veintitrés Estados se han unido a California en liberar
de controles federales la industria de la energía, un
paso que está forzando a muchas compañías
a analizar con más cuidado la inversión de miles
de millones de dólares en la construcción de nuevas
plantas.
Teniendo en cuenta que las proyecciones de incremento de la
población indican que esta crecerá rápidamente
hasta los 10 mil millones de personas para el año 2050,
la posibilidad ce suministrar energía eléctrica
barata, al mismo tiempo que compatible con la conservación
del medio ambiente, será un desafío amedrantador.
«Necesitamos nuevas fuentes de energía eléctrica,»
dice John Mankins, Director de Estudios de Conceptos Avanzados
en la Oficina Principal de Vuelo Espacial de NASA, «y hemos
estado estudiando varios conceptos sobre energía solar
espacial. En los quince años pasados se han hecho grandes
avances en muchas tecnologías pertenecientes a este campo.»
Arriba: : Imagínese el suministro a la Tierra
o a una base en la Luna, de energía solar recogida en
el espacio, o viajando por el espacio sin tener que regresar
a la Tierra a reabastecerse de combustible. Esta es la idea detrás
de los generadores de energía solar con base en el espacio
tales como esta Torre Solar. Crédito: NASA [
más información]
La participación de NASA en energía solar espacial
o SSP en ingles, se inició poco después del embargo
petrolero de los años 70, cuando la agencia espacial (trabajando
bajo la dirección del Ministerio de Energía de
los Estados Unidos) empezó los estudios sobre fuentes
alternativas de energía que resultasen en menor dependencia
del petróleo extranjero.
Los sistemas propuestos de energía solar espacial utilizan
principios de física bien conocidos — es decir la conversión
de la luz solar en electricidad por intermedio de células
fotovoltaicas. (Usted puede observar estos paneles en los techos
de muchos vecindarios o en pequeñas instalaciones de alumbrado
en la calle.) Estructuras gigantes formadas por paneles fotovoltaicos
(PV) dispuestos en muchas hileras, podrían colocarse en
órbita geoestacionaria en la Tierra o en la Luna. Un sistema
completo recogería energía solar del espacio, la
convertiría en microondas, y transmitiría la radiación
de microondas a la Tierra, donde ésta sería recolectada
por una antena y transformada en energía eléctrica.
Según un artículo en la Revista del Instituto
de Investigación de Energía Eléctrica (EPRI)
de abril del año 2000, paneles fotovoltaicos en órbita
geoestacionaria en la Tierra (a una altitud de 22,300 millas)
recibirían, en promedio, ocho veces más luz solar
de la que se recogería en la superficie de la Tierra.
Estos paneles no serían afectados por una cubierta de
nubes, polvo atmosférico o por el ciclo día-noche
de la Tierra.
Derecha:
Los paneles solares espaciales estarían más expuestos
al Sol que paneles similares en nuestro Planeta, casi siempre
cubierto de nubes. Crédito: National Renewable Energy
Laboratory.
Cuando la idea fue inicialmente propuesta, hace más
de 30 años, la
tecnología fotovoltaica o PV estaba aún en
su infancia. La tasa efectiva de conversión — la fracción
de la energía solar incidente convertida en electricidad
— era de solo 7 a 9 por ciento.
«En la actualidad tenemos la tecnología para convertir
la energía del sol a la tasa de 42 a 56 por ciento,»
dice Marzwell. «Hemos logrado un gran progreso.»
Aún así, el envío de miles de toneladas
de paneles solares al espacio sería prohibitivamente costoso.
Sin embargo puede haber una manera de reducir el área
necesaria de los paneles — concentrando la luz solar.
«Si a través de enormes espejos o lentes podemos
concentrar los rayos del sol, conseguiríamos más
energía por el mismo valor porque la mayor parte del costo
está en los paneles PV» dice Marzwell.
Un obstáculo de la concentración de luz solar
es que el proceso genera mucho calor. La radiación que
no se convierte en electricidad se convierte en calor — suficiente
para dañar los paneles si se generan altas temperaturas.
Marzwell y sus colegas del JPL están estudiando la posibilidad
de capturar este calor de desecho y convertirlo en electricidad
a través de un proceso termo voltaico. El recubrimiento
de la superficie de los espejos y lentes con materiales especiales
puede también servir para rechazar parte del espectro
solar que no es utilizado por los paneles fotovoltaicos, reduciendo
aún más el exceso de calor.
Izquierda:
¿Quién ensamblará y mantendrá los
paneles solares en órbita? Posiblemente un robot como
estos, en desarrollo por la NASA. » Excepto como supervisores,
ya no necesitamos de humanos para el ensamblaje», dice Marzwell.
¿Una vez que la energía del sol ha sido recolectada
en el espacio, qué hacemos con ella?
Una posibilidad es la de convertir la energía solar
almacenada en radiación por microondas y enviarla a la
Tierra en una combinación de rectificador y antena llamada
rectena, localizada en una área remota. La rectena convertiría
la energía de microondas otra vez en energía CD
(corriente directa). De acuerdo con Marzwell, el peligro de estar
cerca del haz de microondas es similar al peligro de transmisiones
de teléfonos celulares, hornos de microondas o líneas
de transmisión eléctricas de alta tensión.
«Existe un elemento de riesgo, pero este puede reducirse,»
dice Marzwell. «Usted puede colocar los pequeños
receptores en el desierto o en las montañas, lejos de
áreas pobladas.»
La utilización de rayos láser también
se ha considerado para transporte de la energía del espacio.
El uso del láser eliminaría la mayoría de
los problemas asociados con microondas, pero bajo un tratado
en vigencia con Rusia, está prohibido a los Estados Unidos
el uso de láser de alta energía en el espacio.
En resumen, los aspectos positivos de un sistema de esta clase
parecen sobreponerse a los negativos. La energía solar
con base en el espacio ofrece una fuente inexhaustible sin emisiones
y con muy leve impacto sobre el medio ambiente.
De acuerdo con Marzwell, usando tecnologías existentes
un sistema de energía solar espacial podría general
energía a un costo de 60 a 80 centavos de dólar
por kilovatio-hora. Este estimado incluye los costos de construcción
del primer sistema.
«Creemos que en unos 15 a 25 años podremos
reducir el costo de 7 a 10 centavos por kilovatio-hora,»
dice Marzwell. El precio actual en el mercado es de 5 a 6 centavos
por kilovatio-hora.
«Con financiación y apoyo oficial podemos continuar
desarrollando esta tecnología,» dice Marzwell. «Ofrecemos
una ventaja. No se necesitan cables, tuberías, gases o
alambres de cobre. Podemos enviar a usted la energía como
si se tratara de una llamada celular — donde usted la quiera,
cuando la necesite, en tiempo real.»
Mankins está de acuerdo. Con esfuerzos y recursos dedicados,
dice, la energía solar espacial –hoy solo un sueño
— podría convertirse en realidad en las próximas
décadas.
Enlaces a la Red (y más) |
NASA
Historia de la Energía
John Mankins declara ante el Congreso
Sobre el efecto fotovoltaico — un resumen de esta importante (y conocida) |