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Una centrale solare orbitale è un'ipotetica centrale elettrica costituita da uno o più satelliti che tramite celle fotovoltaiche convertono la luce del Sole in corrente elettrica e poi tramite un'antenna trasmettono l'energia ottenuta sotto forma di microonde o laser.
Godono del vantaggio di avere un'illuminazione più costante e più intensa rispetto a centrali fotovoltaiche sulla terra oltre a ricevere un'intensità solare maggiore data la mancanza di atmosfera. Infatti tale centrale goderebbe di un intensità solare maggiore di circa il 250% rispetto ad un impianto terrestre. (1)
Dal punto di vista tecnologico è molto semplice, però ci sono un paio di barriere che dobbiamo superare: Il costo del lancio e come trasmettere l'energia a terra.
Il costo di portare un kilo di materiale in orbita in media è in torno a 10.000 $/Kg stando ad un report della Center for Strategic and International Studies. La nostra soluzione proposta a questo problema è di utilizzare un “Tether” ovvero un cavo orientato verticalmente in orbita a cui si possono agganciare piccole astronavi suborbitali riutilizzabili per risalirlo acquistando in questo modo la velocità necessaria per raggiungere un'orbita geostazionaria senza necessitare di grandi quantità di carburante. (2)
Al momento sono in corso diversi progetti per la realizzazione di satelliti solari con prezzi che oscillano sulle decina di miliardi di euro. Il programma solaris dell'ESA per esempio consiste in satelliti di 15km quadrati di superficie di fotovoltaici che produrrebbero circa 15,7 TWh di energia all'anno, che ricoprirebbe circa il 10% del bisogno energetico dell'UE. L'ESA ha stimato che per mandare in orbita il primo satellite il prezzo si aggirerebbe intorno ai 20 miliardi di euro. (3) Il prezzo e l’energia prodotta da un satellite solare rientra nei costi e energia prodotta da una centrale nucleare. Parliamo di un progetto dispendioso, ma con lo sviluppo di nuove tecnologie, i costi nel corso degli anni andrebbero via via a diminuire. I costi potrebbero già cominciare a diminuire dopo il primo lancio.
Per trasmettere l'energia a terra ci sono due metodi proposti: tramite microonde e tramite laser. Uno delle preoccupazioni è il possibile rischio alla salute creato dalle radiazioni utilizzate nella trasmissione a microonde, dato che un ipotetico raggio di microonde avrebbe un intensità alla superficie terrestre al centro di 23 mW/cm che supera il limite della esposizione massima di microonde nei luoghi di lavoro stabilito dall'OSHA di 10 mW/cm2 (5), però al di fuori dell'antenna di ricezione le radiazioni sarebbero molto minori ai limiti di esposizione a lunga durata dell'OSHA
Fonti:
2. SAE technical paper 942120 https://saemobilus.sae.org/content/942120/
3. https://europa.today.it/economia/ue-energia-solare-spaziale.html
4. Satellite Concept Power Systems Definition Study – NASA CR 3317 Table 2.6-1 section 2.6 pg 136 https://ntrs.nasa.gov/citations/19800003856
5. United States Department of Labor https://www.osha.gov/radiofrequency-and-microwave radiation/standards
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