Energía 24/7 desde la órbita: Por qué necesitamos energía solar espacial

El mundo se encuentra en una encrucijada, enfrentándose al doble desafío de satisfacer las necesidades energéticas de una población global en crecimiento y combatir el cambio climático. La demanda energética se está acelerando debido al aumento de la electrificación y el auge del big data y la inteligencia artificial. Esto hace que nuestros sistemas energéticos actuales sean insostenibles. Aunque las energías renovables terrestres, como la eólica y la solar, son fundamentales, estas fuentes son intermitentes y requieren grandes extensiones de tierra.

Con el margen de maniobra cada vez más reducido, está claro que no existe una solución única; para ser resilientes necesitamos una cartera diversa de tecnologías. Estos son precisamente los tipos de desafíos que está explorando el Global Future Council del Foro Económico Mundial sobre tecnologías energéticas de frontera.

Una de estas posibles fronteras para garantizar un futuro energético realmente limpio y abundante puede ser la energía solar espacial. El concepto, propuesto por primera vez por Peter Glaser en 1968, es sencillo: consiste en colocar grandes satélites con paneles solares en órbita geoestacionaria, a unos 36 000 kilómetros sobre la Tierra. Allí, reciben luz solar ininterrumpida las 24 horas del día, los 7 días de la semana. Este flujo constante de energía solar luego se convierte en microondas y se transmite a estaciones receptoras en tierra. El haz en sí es seguro; con una intensidad máxima de alrededor de 230 W/m², es aproximadamente una cuarta parte de la intensidad del sol del mediodía.

La energía es captada por una antena receptora, o "rectena" (antena rectificadora), una malla de antenas colocadas en postes. Esto hace que la estación terrestre sea relativamente barata de construir. Dado que la rectena es ligera y permite el paso de la luz solar, el terreno que hay debajo puede utilizarse para cultivar o para instalar paneles solares terrestres, lo que permite su doble uso. La rectena convierte la energía de microondas en electricidad, que luego se envía a la red eléctrica. Aunque ya se consideraba técnicamente viable en la década de 1970, fue solo en la última década, con la reducción de los costos de lanzamiento y los avances en la manufactura en serie, que la energía solar espacial se ha vuelto también económicamente viable.

Las ventajas de este enfoque son evidentes. Los parques solares terrestres están a merced de las condiciones meteorológicas y del ciclo día-noche, mientras que la energía solar espacial proporciona un suministro eléctrico constante y fiable, algo que en la Tierra solo se puede conseguir con combustibles fósiles o energía nuclear. La intensidad de la luz solar en el espacio también es significativamente mayor, lo que significa que los paneles espaciales generan mucha más energía por metro cuadrado que sus homólogos terrestres, liberando así tierra valiosa.

Esta densidad energética superior también se traduce en una reducción drástica del uso de materiales. Un sistema de energía solar espacial requiere muchos menos minerales críticos para proporcionar la misma energía continua que una solución terrestre con almacenamiento de energía a gran escala. Esto ofrece una vía más sostenible, aliviando la presión sobre los recursos que la Agencia Internacional de la Energía (AIE) ha identificado como un desafío clave.

Esta energía también es distribuible. Cada satélite puede ver una cuarta parte del globo, lo que le permite mover la energía entre países casi instantáneamente, actuando como un gigantesco interconector en el espacio. Estudios indican que la energía solar espacial podría satisfacer una proporción significativa de nuestras necesidades energéticas a un costo extremadamente económico.

Ya está en marcha una nueva carrera espacial por la energía sostenible, y los países y las empresas privadas están realizando importantes inversiones en la investigación sobre energía solar espacial. En Estados Unidos, Caltech ha probado con éxito un prototipo que demuestra por primera vez la transmisión inalámbrica de energía en el espacio. China ha anunciado planes para construir una matriz de un kilómetro de longitud para 2028, mientras que Japón sigue siendo líder a largo plazo en este campo. En Europa, la Agencia Espacial Europea (ESA) ha estudiado su viabilidad a través de la iniciativa SOLARIS.

El Reino Unido también se ha convertido en un actor clave, con inversiones públicas que apoyan el desarrollo de la arquitectura CASSIOPeiA, una referencia mundial. Esta iniciativa cuenta con el respaldo de varios demostradores de reducción de riesgos, que ofrecerán un sistema comercial en un plazo de seis años. El Reino Unido también ha creado la Iniciativa de Energía Espacial, una sólida coalición de más de 90 organizaciones del sector industrial, académico y gubernamental.

Aunque las promesas de la energía espacial son inmensas, hacer realidad esta visión requiere un desarrollo específico en varias áreas clave. El principal obstáculo ha sido tradicionalmente el costo de lanzamiento, pero ahora los cohetes reutilizables están cambiando rápidamente la economía del acceso al espacio, de modo que la energía espacial resulta cada vez más atractiva desde el punto de vista financiero. La transmisión eficiente de gigavatios de energía a la Tierra sigue siendo un área en desarrollo activo, aunque varios países ya han demostrado la transmisión inalámbrica de energía a lo largo de muchos kilómetros. Asimismo, la construcción y el mantenimiento de grandes estructuras en órbita mediante el ensamblaje autónomo es un área en desarrollo para varias aplicaciones espaciales adyacentes.

El principal obstáculo para la expansión de la energía solar espacial puede no ser la ingeniería, sino la estructura de la financiación privada. Si bien el capital de riesgo es ideal para las startups en fase inicial, no está diseñado para infraestructuras a largo plazo. Las grandes reservas de dinero institucional que se necesitan, procedentes de fondos de pensiones y fondos soberanos, funcionan con una lógica diferente, que favorece las inversiones con rendimientos predecibles y rápidos. Existe una profunda falta de apetito por el riesgo en proyectos que requieren mucho capital y que pueden tardar años en ser rentables; este es el "valle de la muerte" financiero para tecnologías como la energía solar espacial.

Para contrarrestar esto, los actores comerciales del sector están desarrollando hojas de ruta con hitos significativos de creación de valor a corto plazo. Como resultado, está creciendo el interés entre los inversionistas que comprenden la tesis de que la energía solar espacial es una de las pocas soluciones que pueden apoyar verdaderamente una transición energética global. Sin embargo, aún queda mucho trabajo por hacer.

Las ventajas de un desarrollo exitoso de la energía solar espacial irían mucho más allá de la energía limpia, ya que se crearía una nueva industria multimillonaria y se impulsaría el crecimiento económico. El mercado total al que se puede acceder es astronómico, con un objetivo de cuota de electricidad en el mercado energético global valorado en más de 2,5 billones de dólares anuales. Se mejoraría la seguridad y la independencia energéticas, reduciendo la dependencia de unos mercados de combustibles fósiles volátiles.

Este modelo económico también ofrece un enfoque revolucionario para el desarrollo internacional y la justicia climática. Con los costosos activos en órbita y las rectenas relativamente baratas, los países desarrollados podrían proporcionar energía directamente a los países en desarrollo, permitiéndoles superar la infraestructura de combustibles fósiles. Este cambio desde la provisión de ayuda económica a la provisión de energía podría romper el estancamiento en conferencias sobre el clima como la COP, ofreciendo una vía práctica para una transición energética equitativa a nivel mundial. Además, las tecnologías habilitadoras para la energía solar espacial, como la transmisión inalámbrica de energía y el ensamblaje en órbita, catalizarán una serie de industrias paralelas.

La energía solar espacial puede desarrollarse y desplegarse a tiempo para tener un impacto significativo en la transición energética, generando crecimiento, un nuevo mercado, empleos bien remunerados y equidad energética. En el panorama actual, necesitamos todas las soluciones, pero los plazos de comercialización, la escalabilidad y la economía de las grandes infraestructuras puntuales siguen estando poco claros para muchas soluciones en desarrollo. La energía solar espacial puede suministrar energía desde el espacio antes incluso de que se hayan puesto los cimientos de las nuevas centrales eléctricas. Al aplicar los principios de manufactura en masa, similares a los de la industria electrónica, al suministro de energía limpia, esta solución ofrece una vía clara hacia la escalabilidad.

Con una fracción de la inversión destinada a otras tecnologías, el 90% de las barreras para la energía solar espacial podrían eliminarse en un plazo de cinco años, preparando así su expansión para satisfacer las necesidades de nuestro planeta ávido de energía. El camino por recorrer requerirá una inversión sostenida, colaboración internacional y una visión ambiciosa para el futuro. Al adoptar el imperativo de la innovación desde la órbita, podemos dar paso a una nueva era de energía limpia, abundante y equitativa para todos.