Un Sole che non tramonta mai: ecco i pannelli solari spaziali per produrre energia elettrica non stop

da Hardware Upgrade :

Un progetto straordinario e senza precedenti” così è stato definito dal team del California Institute of Technology (Caltech) che da due anni sta lavorando senza sosta al Space-based Solar Power Project (SSPP) cioè allo studio, creazione e sperimentazione di piastrelle solari modulari, scalabili e pieghevoli per raccogliere la luce del Sole lì dove brilla più forte: nello spazio. Lo straordinario e lungimirante team di ricerca e sperimentazione è composto da Harry Atwater, ricercatore SSPP e presidente della leadership di Otis Booth della divisione di ingegneria e scienze applicate del Caltech, Ali Hajimiri, Bren Professor of Electrical Engineering e co-direttore di SSPP e Sergio Pellegrino, Joyce e Kent Kresa Professore di ingegneria aerospaziale e civile, co-direttore di SSPP e ricercatore senior presso il Jet Propulsion Laboratory (JPL).



Ogni membro, con il suo entourage di ricercatori, segue un preciso aspetto del progetto, in particolare:

Il gruppo di ricerca di Atwater sta progettando pannelli fotovoltaici ultraleggeri ad alta efficienza ottimizzati per le condizioni spaziali e compatibili con un sistema modulare integrato di conversione e trasmissione dell’energia.

Il team di ricerca di Hajimiri sta sviluppando la tecnologia necessaria per convertire la corrente continua in potenza a radiofrequenza (la stessa usata quotidianamente dai nostri cellulari) e inviarla sulla Terra sotto forma di microonde; la sfida maggiore è creare materiali leggeri a basso costo.

Hajimiri ha tempestivamente fugato i dubbi riguardo la salubrità delle microonde; il sistema di trasporto Sole-Terra verrà progettato in modo da poter essere spento rapidamente in caso di danni o malfunzionamenti ed inoltre questo tipo di onda è meno dannoso, per la salute umana, dell’irraggiamento solare preso senza adeguate protezioni.

La squadra di Pellegrino sta ideando strutture spaziali pieghevoli, ultrasottili e ultraleggere per supportare il fotovoltaico e i componenti necessari per convertire, trasmettere e indirizzare la potenza a radiofrequenza dove è necessaria.

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L’unità di base del sistema ideale è una piastrella da 4 pollici per 4 pollici (10,15 cm per lato) che pesa meno di un decimo di oncia (circa 2,80 grammi); come tessere di un mosaico, centinaia di migliaia di queste piastrelle andranno a formare un sistema di satelliti (non dissimili da tappeti) che, una volta dispiegati, creano una superficie di raccolta della luce solare da, all’incirca, 5,6 km quadrati.

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Il lavoro sull’SSPP è stato sostenuto da oltre 100 milioni di dollari di finanziamenti da Donald Bren, presidente della Irvine Company e membro a vita della comunità Caltech, e sua moglie, Brigitte Bren, fiduciaria di Caltech. La Northrup Grumman Corporation, società sviluppatrice di tecnologia spaziale, ha fornito i necessari finanziamenti per gli studi di fattibilità iniziali.

Atwater, Hajimiri e Pellegrino, in un’intervista rilasciata a SciTechDaily, hanno parlato del loro progetto, dei progressi, e della prima fase di sperimentazione fisica, il lancio di prova dei prototipi nello spazio, prevista a un mese da oggi, nel dicembre 2022.

I vantaggi di un fotovoltaico spaziale sono facilmente intuibili: basti solamente pensare che non esistono il giorno e la notte, i temporali e il cielo coperto, e, numeri alla mano, queste ideali condizioni di raccolta e conversione dell’irraggiamento solare si traducono in circa otto volte più energia di quanto sia possibile ottenere sulla Terra. Inoltre, direzionando la trasmissione wireless è possibile “recapitare” l’energia ovunque (come fa il Sole) fornendola anche a zone difficilmente raggiungibili dalla rete elettrica tradizionale.

La ricerca è durata solo due anni, grazie al fatto che buona parte della tecnologia utilizzata è già disponibile da decenni, durante i quali il team è riuscito a realizzare la prima piastrella prototipo, migliorandone la resa e diminuendone sensibilmente il peso nel corso delle sperimentazioni. Il secondo prototipo è più efficiente e pesa il 33% in meno del primo.

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Come precedentemente riportato, ogni singola cella è la chiave di volta del progetto di fotovoltaico spaziale; come ha aggiunto Hajimiri “Queste piastrelle sono montate su una struttura molto flessibile che può essere piegata per adattarsi a un veicolo di lancio. Una volta schierata, la struttura si espande e le tessere lavorano di concerto e in sincronia per generare energia, convertirla e trasferirla esattamente dove serve e da nessun’altra parte.”

Il progetto ha posto dinanzi al team numerosi ostacoli e sfide, ma la ricompensa ha aiutato il gruppo a perseverare nella ricerca e nella sperimentazione, senza sosta nè scoraggiamenti.

Come affermato da Hajimiri, quando la conversione di energia solare nello spazio diventerà realtà: “Rivoluzionerà la natura dell’energia e l’accesso ad essa in modo che diventi onnipresente, diventi energia inviabile. Puoi inviarla dove ne hai bisogno. Questo reindirizzamento dell’energia avviene senza alcun movimento meccanico, puramente attraverso mezzi elettrici utilizzando un array di focalizzazione, il che lo rende estremamente veloce.”

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A rendere possibile la realizzazione della prima piastrella e l’imminente primo lancio di prova è stata la strettissima collaborazione fra diversi gruppi di scienziati, focalizzati nella realizzazione di qualcosa ritenuto fantascienza fino a poco fa, come riportato da Hajimiri:

“Gli studenti, i dottorandi, tutti noi abbiamo lavorato a stretto contatto e abbiamo imparato molto sui reciproci domini. Ciò si traduce in qualcosa che è più della somma delle sue parti, sia in termini di risultato finale del progetto sia in termini di formazione che gli studenti stanno ricevendo. Quella formazione è incredibilmente importante per il futuro della tecnologia spaziale, che si tratti di trasferimento di energia wireless, comunicazioni, strutture spaziali o qualsiasi altro tipo di applicazione a cui non abbiamo ancora pensato.”

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