Il fotovoltaico va in orbita per rifornire la Terra via wireless
IL SOGNO DELLA SPACE ECONOMY è sempre più una realtà. Enel ci sta lavorando, tanto da essere in prima linea su alcuni programmi, come Solaris, che intende sfruttare l’energia del sole per la terra e Artemis, che opera per riuscire a fare altrettanto sulla luna. Le previsioni economiche di Morgan Stanley indicano il settore come uno dei più attrattivi nel medio termine, entro il 2040 il giro d’affare stimato supera infatti i mille miliardi di dollari. Per questo Enel collabora a grandi progetti di sviluppo e ricerca e industriale in ambito spaziale che coinvolgono aziende leader dell’industria di settore. Tra questi spiccano i progetti Solaris e Artemis, a cui il gruppo partecipa in collaborazione con Thales Alenia Space (Tas). I programmi di ricerca Artemis e Solaris sono stati lanciati dalla Nasa e dall’Agenzia Spaziale Europea (Esa), con l’obiettivo di abilitare in ambito spaziale l’attività umana e valutare la possibilità di produrre energia nello spazio per poi convogliarla ed utilizzarla sulla terra. "La produzione di energia solare in orbita sarebbe in grado di superare il problema della discontinuità delle fonti rinnovabili, poiché nello spazio l’irraggiamento è continuo a differenza di quanto avviene sulla terra dove la luce solare è disponibile solo di giorno", spiega Nicola Rossi (nella foto a destra), Responsabile Innovazione di Enel, che opera appunto nella realizzazione dei due progetti. Molte delle tecnologie che si sviluppano per la costruzione e l’esercizio da remoto degli impianti nello spazio potrebbero, inoltre, avere ricadute anche sugli stessi processi sulla terra, come già accaduto in molti casi in passato. La stessa tecnologia fotovoltaica, infatti, è stata per la prima volta applicata sulla navicella spaziale Vanguard I nel 1958 e si è poi evoluta trovando ampia applicazione anche sulla terra, diventando una delle maggiori tecnologie pulite e sostenibili a supporto della transizione energetica. "Solaris è il programma lanciato dall’Esa che ha l’obiettivo di valutare se è fattibile, sotto il profilo tecnico ed economico, produrre energia solare nello spazio, a 36mila chilometri dalla Terra, per trasferirla sul nostro pianeta attraverso una tecnologia wireless basata su microonde indirizzate verso grandi antenne riceventi sul nostro pianeta per poi essere riconvertita in elettricità e convogliata sulla rete elettrica", spiega Rossi. La grande centrale di raccolta dell’energia generata dai pannelli solari in orbita nello spazio potrebbe essere nel mediterraneo. La Spagna potrebbe avere le caratteristiche per ospitare una prima stazione di ricezione, sono allo studio anche soluzioni dentro grandi insediamenti produttivi dismessi.
La road map europea prevede di arrivare a produrre in orbita un Megawatt entro il 2030 e cento Megawatt nel 2035. "Enel - prosegue Nicola Rossi - ha messo a disposizione del progetto le sue competenze tecnologiche in ambito energetico". Le sfide consistono nel ridurre il peso, diminuire i costi e aumentare l’efficienza energetica dei pannelli fotovoltaici spaziali; identificare nuovi sistemi di storage utili soprattutto nei brevi periodi di ombreggiamento dell’impianto di generazione in orbita da parte della terra e infine progettare centrali di ricezione sulla terra in grado di raccogliere e trasformare l’energia trasmessa dallo spazio nella forma di micro-onde in elettricità che possa arrivare nelle case delle persone. All’attuale valutazione di fattibilità preliminare, seguirà la fase di ottimizzazione e scale-up dell’integrazione delle varie tecnologie in grandi stazioni di generazione in orbita e di ricezione sulla terra e la verifica della sostenibilità economica dell’intera infrastruttura. Lo studio e l’ideazione di pannelli solari per applicazioni spaziali ad elevata prestazione, alta efficienza e a costi competitivi è uno dei principali obiettivi del progetto: attualmente, infatti, il peso di un pannello fotovoltaico terrestre si aggira attorno ai 15 kg per metro quadro e risulta troppo elevato per applicazioni spaziali a costi competitivi.
Motivo per cui la progettazione dovrà prevedere l’utilizzo di materiali ultraleggeri e celle multi-giunzione in grado di portare l’efficienza energetica della cella al 40%. Infine, il problema della sostenibilità economica: al momento risultano ancora alti i costi dei pannelli solari ad uso spaziale, che si aggirano attorno ai 100 euro per watt contro i 15 centesimi per watt del fotovoltaico a terra. Una delle sfide del progetto è quindi anche quella di progettare pannelli solari per applicazioni spaziali a costi competitivi, come richiede il bando di Esa. Di grande interesse è anche il progetto Artemis, a cui Enel ha partecipato con Thales Alenia Space attraverso un bando dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI). L’obiettivo è quello di valutare l’impianto di una base umana sulla luna. Il ruolo di Enel in questo progetto è quello di studiare come generare, gestire, e immagazzinare energia sulla luna. Il Gruppo si è occupato di progettare le soluzioni migliori per fornire energia agli astronauti nelle prime fasi di esplorazione del suolo e un sistema capace di alimentare una futura base lunare abitata. Enel utilizza già tecnologie cosiddette Space for Earth. Sono applicazioni già mature o prossime alla commercializzazione, ma migliorabili.
L’impiego attuale è per esempio nell’osservazione di cantieri di costruzione degli impianti di produzione di energia elettrica per effettuare rilievi o monitorarne l’avanzamento delle attività, nel monitoraggio delle infrastrutture civili, come le dighe, ma anche nella previsione della producibilità degli impianti rinnovabili attraverso l’analisi dei dati metereologici.