Todavía no habíamos pisado la Luna cuando el ingeniero estadounidense Peter Glaser propuso lanzar paneles solares al espacio. La idea era brillante: los paneles fotovoltaicos capturarían la energía del Sol sin ser interrumpidos por las nubes y la enviarían de vuelta a la Tierra en forma de microondas. Glaser murió en 2014, pero su idea persiste y estamos más cerca de hacerla realidad.
Parques solares comercialmente viables en el espacio. Producir paneles solares ligeros y de bajo coste que puedan generar energía en el espacio durante años es posible, según una investigación de las Universidades de Surrey y Swansea en el Reino Unido.
Los investigadores llegaron a esa conclusión después de analizar los resultados de un experimento que, si bien había sido diseñado para durar un año, lleva siete funcionando a bordo de un pequeño satélite en la órbita terrestre. Los hallazgos, publicados por la revista Acta Astronautica, podrían allanar el camino para crear parques solares comercialmente viables en el espacio.
38.000 órbitas de prueba. En el primer estudio de su clase, los investigadores colocaron unas delgadas células fotovoltaicas llamadas Thin-Film Solar Cell (TFSC) a bordo del satélite británico AlSat-1N. El experimento se lanzó al espacio en órbita sincrónica solar el 26 de septiembre de 2016 y ha estado generando energía desde entonces. Más importante aún, la fina película fotovoltaica ha resistido a la radiación solar y las duras condiciones térmicas del vacío después de 38.000 vueltas alrededor de la Tierra.
«Estamos muy contentos de que una misión diseñada para durar un año siga funcionando después de seis», dijo Craig Underwood, autor principal del estudio, en una nota de prensa de la Universidad de Surrey. «Estos datos detallados muestran que los paneles han resistido a la radiación y su estructura de película delgada no se ha deteriorado en las duras condiciones térmicas y de vacío del espacio».
Imagen conceptual del satélite AlSat-1N lanzado al espacio hace siete años
La tecnología. Por un lado, los investigadores del Centro de Investigación de Energía Solar de la Universidad de Swansea desarrollaron una película fotovoltaica muy delgada a partir de telururo de cadmio. Este tipo de películas cubren un área más grande, son más ligeras y flexibles, y tienen un coste por vatio significativamente más bajo que las células fotovoltaicas actuales, por lo que son capaces de generar más energía con una menor inversión inicial.
Cuatro prototipos de estas películas fueron lanzados al espacio a bordo del satélite AlSat-1N, una colaboración entre la Agencia Espacial Argelina y la Agencia Espacial del Reino Unido. Las películas se depositaron directamente sobre un vidrio ultrafino diseñado para resistir al espacio. Los científicos de la Universidad de Surrey fueron los encargados de diseñar los instrumentos que medirían el desempeño del panel solar en órbita.
Superando las expectativas. Las cuatro células demostraron un rendimiento sostenido en la captación de luz. Su potencia máxima fue de 16 mW con un flujo solar de 124,2 mW por centímetro cuadrado y a una temperatura de 10 ºC, lo que supone una eficiencia del 13%. Después esa eficiencia bajó al 8% por una disminución en el llenado de las células, que los investigadores atribuyeron a la dispersión de átomos de oro desde los contactos eléctricos traseros.
El dato más importante, insisten los investigadores, es que las células demostraron una resistencia excepcional a la radiación ionizante, lo que las hace ideales para misiones de larga duración en el espacio. Las células se mantienen operativas sin signos de delaminación ni deterioro significativo y los datos recopilados muestran una gran robustez mecánica y térmica.
La película fotovoltaica TFSC desarrollada para el experimento
Una opción de bajo coste. No solo porque estas películas son más eficientes que otras tecnologías, sino porque son muy flexibles y ligeras, lo que facilita su transporte al espacio y reduce el coste de su lanzamiento.
«Esta tecnología de células solares de masa ultrabaja podría conducir al despliegue de grandes estaciones de energía solar de bajo coste en el espacio para traer energía limpia de regreso a la Tierra, y ahora tenemos la primera evidencia de que la tecnología funciona de manera fiable en órbita», dijo Underwood.
Una oportunidad por explotar. Aunque la producción de energía de las células de este experimento se volvió menos eficiente con el tiempo, los investigadores creen que sus hallazgos prueban que los satélites de energía solar funcionan y podrían ser comercialmente viables. «No existe barrera tecnológica con el incentivo de mercado adecuado», dicen los autores del estudio.
La ventaja más evidente de los parques solares en el espacio es que no hay nubes: los satélites pasan más tiempo bajo la luz solar. Otra ventaja que no podemos pasar por alto es que los paneles solares terrestres hay que limpiarlos, lo que acarrea unos costes de mantenimiento y un consumo de agua que pueden ser enormes según el tamaño de la instalación.
Mientras confluyen la creciente demanda de lanzamientos espaciales y la creciente demanda de energía, estos avances prometedores en la tecnología de células solares destinadas al espacio destinadas al espacio como este parecen llegar en el momento justo. Sin embargo, todavía quedan problemas por resolver para hacer realidad la idea de Peter Glaser.
Imagen | Alsat Nano Mission, Open University
*Una versión anterior de este artículo se publicó en octubre de 2023
