Como obter energia solar em um dia chuvoso? Irradie-o do espaço

    irradisol114/02/2019 - Uma ideia de décadas está finalmente tendo a chance de brilhar - ou seja, a chance de enviar o sol colhido por um satélite para a Terra. No início deste ano, um pequeno grupo de espectadores se reuniu na David Taylor Model Basin, a cavernosa piscina coberta de ondas da Marinha em Maryland, para assistir a algo que eles não podiam ver. Em cada extremidade da instalação havia um poste de 13 pés com um pequeno cubo no topo. Um poderoso feixe de laser infravermelho disparou de um dos cubos, atingindo uma série de células fotovoltaicas dentro do cubo oposto. A olho nu, no entanto, parecia um monte de nada.

    A única evidência de que algo estava acontecendo veio de uma pequena cafeteira nas proximidades, que produzia lattes a laser usando apenas a energia gerada pelo sistema. A instalação do laser conseguiu transmitir 400 watts de energia - o suficiente para vários pequenos eletrodomésticos - através de centenas de metros de ar sem mover nenhuma massa. O Laboratório de Pesquisa Naval, que administrou o projeto, espera usar o sistema para enviar energia aos drones durante o vôo. Mas o engenheiro eletrônico da NRL Paul Jaffe está de olho em um problema ainda mais ambicioso: enviar energia solar para a Terra a partir do espaço. Durante décadas, a idéia ficou reservada para o futuro, mas uma série de avanços tecnológicos e um novo e maciço programa de pesquisa do governo sugerem que um dia distante pode finalmente ter chegado.

    Desde que a idéia de energia solar espacial surgiu pela primeira vez na ficção científica de Isaac Asimov, no início dos anos 40, cientistas e engenheiros apresentaram dezenas de propostas para dar vida ao conceito, incluindo matrizes solares infláveis ​​e montagem automática robótica. Mas a idéia básica é sempre a mesma: um satélite gigante em órbita colhe energia do sol e a converte em microondas ou lasers para transmissão à Terra, onde é convertido em eletricidade. O sol nunca se põe no espaço; portanto, um sistema de energia solar espacial pode fornecer energia renovável para qualquer lugar do planeta, dia ou noite, faça chuva ou faça sol.

    Como a energia de fusão, a energia solar espacial parecia condenada a se tornar uma tecnologia que estava sempre a 30 anos de distância. Os problemas técnicos continuaram surgindo, as estimativas de custo permaneceram estratosféricas e, à medida que as células solares se tornaram mais baratas e mais eficientes, o caso da energia solar espacial parecia estar diminuindo. Isso não impediu as agências de pesquisa do governo de tentar. Em 1975, depois de se associar ao Departamento de Energia em uma série de estudos de viabilidade da energia solar espacial, a NASA emitiu 30 quilowatts de energia por mais de uma milha usando uma enorme micro-ondas. A energia irradiada é um aspecto crucial da energia solar espacial, mas esse teste continua sendo a demonstração mais poderosa da tecnologia até o momento. "O fato de já fazer quase 45 anos desde a demonstração da NASA, e continuar sendo a marca d'água, fala por si", diz Jaffe. "O espaço solar não era um imperativo nacional e, portanto, grande parte dessa tecnologia não progrediu significativamente".

    John Mankins, ex-físico da NASA e diretor da Solar Space Technologies, testemunhou como a burocracia do governo matou em primeira mão o desenvolvimento da energia solar espacial. No final dos anos 90, Mankins escreveu um relatório para a NASA que concluíra que era hora de levar a sério a energia solar espacial e liderou um projeto para realizar estudos de design em um sistema de satélite. Apesar de alguns resultados promissores, a agência acabou abandonando-o. Em 2005, Mankins deixou a NASA para trabalhar como consultor, mas não conseguiu afastar a idéia de energia solar espacial. Ele fez algumas experiências modestas de energia solar espacial e até recebeu uma concessão do programa Innovative Advanced Concepts da NASA em 2011. O resultado foi o SPS-ALPHA, que Mankins chamou de "o primeiro satélite prático de energia solar". A idéia, diz Mankins, foi " para construir um grande satélite movido a energia solar a partir de milhares de peças pequenas. ”Seu design modular reduziu significativamente o custo do hardware, pelo menos em princípio.

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    Jaffe, que estava começando a trabalhar em hardware para energia solar espacial no Naval Research Lab, ficou entusiasmado com o conceito de Mankins. Na época, ele estava desenvolvendo um “módulo sanduíche” que consistia em um pequeno painel solar de um lado e um transmissor de microondas no outro. Seu sanduíche eletrônico demonstrou todos os elementos de um sistema de energia solar espacial real e, talvez o mais importante, era modular. Poderia funcionar lindamente com algo como o conceito de Mankins, ele imaginou. Tudo o que faltava era o apoio financeiro para trazer a ideia do laboratório para o espaço. Jaffe convidou Mankins para se juntar a uma pequena equipe de pesquisadores que participavam de uma competição do Departamento de Defesa, na qual planejavam lançar um conceito de energia solar espacial baseado no SPS-ALPHA. Em 2016, a equipe apresentou a ideia aos principais funcionários da Defesa e acabou vencendo quatro das sete categorias de prêmios. Jaffe e Mankins o descreveram como um momento crucial para reavivar o interesse do governo dos EUA na energia solar espacial.

    Eles podem estar certos. Em outubro, o Laboratório de Pesquisa da Força Aérea anunciou um programa de US $ 100 milhões para desenvolver hardware para um satélite de energia solar. É um primeiro passo importante para a primeira demonstração da energia solar espacial em órbita, e Mankins diz que poderia ajudar a resolver o que ele vê como o maior problema da energia solar espacial: a percepção do público. A tecnologia sempre pareceu uma idéia do tipo "torta no céu", e o custo da instalação de um painel solar na Terra está caindo. Mas a energia solar espacial tem benefícios exclusivos, dentre eles a disponibilidade de energia solar 24 horas por dia, independentemente do clima ou da hora do dia.

    Também pode fornecer energia renovável para locais remotos, como bases operacionais avançadas para os militares. E, em um momento em que os incêndios florestais forçaram o utilitário PG&E a matar a energia de milhares de residentes da Califórnia em várias ocasiões, ter uma maneira de fornecer energia renovável através das nuvens e da fumaça não parece uma péssima idéia. (Ironicamente, a PG&E firmou um contrato inédito para comprar energia solar espacial de uma empresa chamada Solaren em 2009; o sistema deveria começar a operar em 2016, mas nunca chegou a ser concretizado.)

    "Se a energia solar espacial funcionar, é difícil exagerar quais seriam as implicações geopolíticas", diz Jaffe. “Com o GPS, nós assumimos que não importa onde estamos neste planeta, podemos obter informações precisas de navegação. Se a mesma coisa pudesse ser feita em termos de energia, seria revolucionário. ” De fato, parece haver uma corrida emergente para se tornar a primeira a aproveitar essa tecnologia. No início deste ano, a China anunciou sua intenção de se tornar o primeiro país a construir uma estação de energia solar no espaço e, por mais de uma década, o Japão considerou o desenvolvimento de uma estação de energia solar espacial uma prioridade nacional. Agora que as forças armadas dos EUA aderiram a um programa de desenvolvimento de hardware de US $ 100 milhões, pode ser apenas uma questão de tempo até que haja uma fazenda solar no sistema solar.

    Fonte: https://www.wired.com/

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