Fotovoltaico wireless dallo spazio: il Giappone lo testerà nel 2025

29 Maggio 2023 93

L'agenzia spaziale giapponese (JAXA) in collaborazione con l'amministrazione del paese darà presto il via a un progetto di trasmissione dell'energia solare in modalità wireless direttamente dallo spazio, con l'obiettivo di fornire corrente elettrica pulita e a basso costo.

La possibilità di approvvigionarsi di corrente elettrica sfruttando la potenza del Sole, ma senza il filtro dell'atmosfera terrestre, è stata teorizzata decine di anni fa e da tempo si ragiona su come rendere possibile questa forma di alimentazione. I primi risultati positivi risalgono al 2015, quando un team di scienziati della JAXA è riuscito a trasmettere con successo 1,8 kilowatt di energia (sufficienti per alimentare un comune forno elettrico), per oltre 50 metri avvalendosi di un ricevitore wireless. Ora, il Giappone si appresta a sviluppare ulteriormente questa tecnologia, con l'obiettivo di renderla fruibile nella realtà e a distanze enormemente maggiori.

Secondo quanto riportato da Nikkei, una partnership pubblico-privata cercherà di portare a termine i primi test di trasmissione dell'energia solare dallo spazio alla Terra già nel 2025. Il progetto sarà guidato da Naoki Shinohara, un professore dell'Università di Kyoto che lavora sull'energia solare a trasmissione wireless dal 2009. Come funzionerà? Si prevede l'immissione in orbita una serie di piccoli satelliti, i quali cercheranno poi di trasmettere tramite microonde l'energia solare raccolta dagli array a delle stazioni di ricezione posizionate a terra e distanti centinaia di km in linea d'aria.

Siamo di fronte a una possibile svolta energetica? L'utilizzo di pannelli solari orbitali e microonde per inviare energia sulla Terra è stato proposto per la prima volta nel 1968. Da allora, alcuni paesi, tra cui la Cina e gli Stati Uniti, hanno investito tempo e risorse per perseguire questa idea. Come mai si guarda a questo approccio? A livello teorico la possibilità di recuperare energia solare grazie a pannelli solari posizionati in orbita è molto interessante, poiché gli array solari orbitali potrebbero rappresentare una fonte di energia rinnovabile potenzialmente illimitata. Nello spazio i pannelli solari sono in grado di raccogliere energia indipendentemente dall'ora del giorno, inoltre l'utilizzo delle microonde per la trasmissione dell'energia prodotta consente di bypassare anche il filtro operato naturalmente dalle nuvole.

Tutto molto bello sulla carta, e anche se il Giappone è seriamente intenzionato a provarci, sono molti i limiti di questa tecnologia e gli ostacoli da superare. Il primo è sicuramente quello dei costi, poiché si calcola che la realizzazione di un sistema in grado di generare 1 gigawatt di potenza, equivalente a quella di un reattore nucleare, costerebbe circa 7 miliardi di dollari con le attuali tecnologie disponibili. Inoltre, ad oggi non si è mai tentato il trasferimento di grandi quantitativi di energia a enormi distanze e il successo è tutto fuorché scontato.


Anche l'Unione Europea e altri paesi stanno da tempo prendendo in considerazione soluzioni simili per affrontare la futura crisi energetica, tuttavia non tutti sono daccordo su questo approccio e alcuni lo ritengono addirittura ridicolo. Tra i maggiori detrattori dei pannelli solari spaziali c'è nientemeno che Elon Musk, che alcuni anni fa si è espresso sulla questione dicendo che.

"È la cosa più stupida di sempre [...] Con un pannello solare in orbita, ottieni il doppio dell'energia solare, ma devi fare una doppia conversione: fotone in elettrone in fotone, di nuovo in elettrone. Qual è la tua efficienza di conversione? Faremo davvero fatica ad arrivare anche al 50 percento. Quindi meglio mettere quella cella solare sulla Terra".

Musk è in buona compagnia e anche il fisico Casey Handmer è dell'idea che i costi rendano l'energia solare spaziale una modalità di approvvigionamento assolutamente proibitiva. Bisognerebbe fare i conti con le perdite di trasmissione, le perdite termiche e i costi logistici. Secondo le stime di Handmer, l'energia solare spaziale potrebbe essere addirittura tre volte più costosa rispetto le fonti energetiche terrestri.


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Commenti

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Vespasianix

Si ma.. Quando è notte è notte!
Puoi spostare in alto il grafico di irradiazione ( più kwh) ma non in orizzontale ( più ore).
A meno di non far rallentare la terra.

BATTLEFIELD

parlavo della Sicilia, qua (tranne quest'anno..) l'acqua si vede 7 giorni l'anno...

Vespasianix

Ogni tanto piove ed è nuvoloso anche in Italia

Vespasianix

Ho fatto un conto veloce, 17/18%.

BATTLEFIELD

Se consideri che abbiamo un irraggiamento 3 volte superiore a quello della Germania (e molti più giorni soleggiati) credo sia possibile

Vespasianix

Beh non esagerare...

The macrocosm

Una centrale nucleare viene a costare dai 6 agli 8 miliardi di $ ogni 1.1GW installato. Il problema é che se una é una tecnologia verde, sicura per l'uomo e l'ambiente, conosciuta, sfruttabile e che consente di abbattere significativamente costo dell'energia e produzione di CO2, l'altra é un prototipo che porterá sicuramente a scoperte e benefici nel futuro che né io né i miei figli, probabilmente, toccheranno. Quinid, benissimo per il rpogresso scientifico, ma non voglio nemmeno metterlo in confronto con tecnologie giá pienamente e facilmente sfruttabili

The macrocosm

Le differenze tra lanciare satelliti che pesano si e no 1 T l'uno (le ultime revisioni) in orbita bassa (inferiore ai 1000Km) e lanciare satelliti per costruire una solar farm in orbita geostazionaria non sono poche. Non possiamo semplificare cosí tanto, le due cose hanno in comune solo il fatto che partirebbero da terra con un razzo

The macrocosm

Puoi chiamarlo come vuoi "trasmissione" o "trasporto" sono sinonimi. Probabilmente avrai effeicienze diverse, ma comunque vada, maggiori sono le distanze da percorrere e minore sará l'efficienza di trasporto dell'energia, sia attraverso mezzo, sia attraverso vuoto, sia sotto forma di elettroni, sia sottoforma di radiazione EM in microonde.

BATTLEFIELD

quindi immagino 22% in Sicilia

BATTLEFIELD

il fatto che ricevi su satelliti piazzati ai poli non significa che devi ritrasmettere a terra ai poli

Antsm90

Per il punto 2 in realtà produci la metà ma spendi la metà (ci si smezza i costi).
Il punto 1 è effettivamente un bel problema

Luca Bonora

1)Si ma sempre di qualche decina di milioni a lancio si tratta con un F9 già usato. Che ci lanci, 500m2 di pannelli con tutta l'infrastruttura? E questa energia quanto verrrebbe a costare...?
2) Si ma così dimezzi la raccolta di energia= raddoppi i tempi di ammortizzamento.

Fede64

Shhhtttt.... Non lo dire, qualcuno potrebbe ascoltare

Antsm90

1) Considera che Starlink li lancia continuamente (in orbita bassa), per cui non penso il costo sia così esagerato (altrimenti non rientrerebbero mai della spesa)

2) Potresti smezzarti la spesa con un paese dall'altra parte del mondo e fare a turno per non dover accumulare nulla (o in alternativa sui poli dell'asse terrestre in modo da essere raggiunto sempre)

FCava

Gli Stati Uniti litigano con mezzo mondo e non solo coi vicini di casa. Italia e gli Stati Uniti comunque hanno un sacco di produttore di armi

MatitaNera

le industrie belliche esistono perchè due vicini di casa litigano...

TheDukeMB

Nei primi anni dopo cristo, alcuni scrittori hanno descritto come una persona potesse camminare sull'acqua o resuscitare un morto.
Nell'agosto del 1962 un certo Stan Lee ha scritto di giovane fotoreporter che a seguito di un incidente acquista poteri straordinari quali, forza, agilità, capacità di scalare qualsiasi superficie e di lanciare delle ragnatele dai polsi.

Non è che tutto quello che è stato scritto in un libro debba essere per forza vero.

TheDukeMB

Ma infatti ho scritto proprio quello, il discorso è l'utilizzo di un "arma ai raggi microonde" che non sta in piedi.
Un circuito elettrico lo puoi schermare facilmente, a livello telecomunicazioni li il discorso è diverso e non si parla di lunghezza d'onda quanto la fase dell'onda, ma è indipendente dal discorso iniziale.

The macrocosm

Ai poli hai esattamente 6 mesi di luce e 6 mesi di ombra. Poi, produrresti energia ai poli, dove la vorresti utilizzare, come la trasporti? Ancora una volta, la distribuzione dell'energia elettrica é ancora molto molto difficile, con perdite enormi. Se no, perché non si é pensato di fare una gigantesca centrale nucleare al centro della Terra per poi distribuire l'energia prodotta?

The martian

Si può tradurre in Che cavolo vuol dire?

The macrocosm

Esatto, le microonde, poi, non sono affatto penetranti, soprattutto in un medium come l'aria. La cosa, invece, si complica con le bombe ai neutrini, quella sí che riesce a fare ció che questi complottisti delle armi a microonde pensano

FCava

Francamente non credo che le microonde vadano bene solo per elementi biologici. Non so che effetto possano avere ad esempio sull'elettronica o sulle telecomunicazioni anche se in teoria con il wi-fi a 5 GHz ci sono delle interruzioni per verificare che non ci sia interferenza con i sistemi radar se ben ricordo

TheDukeMB

Ecco appunto la leggenda.
La realtà è che di armi a microonde ne puoi inventare quante vuoi ma sono inefficienti e poi per cosa le usi? Creare danni da calore a esseri biologici? Fai prima a usare armi incendiarie, anche a distanza, ti costa meno e hai meno bisogno di energia, creare danni a circuiti elettronici? Potresti effettivamente, ma con una schermatura riesci a mitigarne molto l'effetto.

FCava

Perché le industrie belliche di solito provano a far soldi sulla pelle degli altri con qualsiasi mezzo

MatitaNera

e "da" terra

MatitaNera

come si usa dire, meno male che c'è Bonora!

MatitaNera

Non ho capito perchè dai la colpa alle "industrie" quando è l'uomo che vuole combattere

MatitaNera

inferno sanguinoso?

The macrocosm

La radiazione luminosa, o comunque qualsiasi radiazione EM, é costituita da due parti: una ondulatoria ed un'altra particellare (nel caso di emissione nel visibile, fotone, appunto). Ció che porta energia é la particella chiamata fotone, ma per essere catturata e riutilizzata dalla nostra rete elettrica, questa particella deve essere trasformata in qualcosa con cui possiamo "lavorare", l'elettrone appunto. La corrente elettrica é formata da elettroni che forzatamente (a volte anche non) viaggiano da un capo all'altro di un circuito, "rilasciando" energia all'utilizzatore, oppure sottoforma di calore, creando due potenziali diversi ai due capi del circuito (chiamato caduta di potenziale). Il discorso che fa Musk, non entro nel merito se sia corretto o meno, é che si catturano piú fotoni con i pannelli in orbita, ma per accumulare energia bisogna trasformarli per essere accumulati, per trasmetterli, siccome é una tecnologia a microonde, dovrebbero essere ri-trasformati in fotoni (radiazione elettromagnetica in microonde) per poi essere captati a terra e trasformati un'ennesima volta in elettroni. Il problema grosso é che, per la relativitá einteiniana, ogni cambiamento di massa equivale ad una perdita di energia. E=mc^2, siccome c é costante a circa 3*10^8 m/s, quello che cambia con la massa, é anche l'energia di ogni singola particella. Il fotone, infatti, viene considerato pura energia, cioé senza massa. Nella conversione, invece, la velocitá diminuisce di un fattore relativistico, la massa diventa discreta e quindi l'energia totale diminuisce di molto. Capisci che, fare piú volte questa conversione non é per nulla conveniente, per ora, mi azzardo a dire, molto meno conveniente rispetto a dei pannelli solari a terra attaccati all'utilizzatore.

Antsm90

Parla della trasmissione laser:
sole -> elettricità (tramite pannello solare spaziale) -> laser (per trasmissione verso la terra) -> elettricità (conversione dal laser)

Però i giapponesi stavano pensando di usare invece le microonde al posto del laser, che dovrebbero essere più efficienti

The martian

Elon Musk "ma devi fare una doppia conversione: fotone in elettrone in fotone, di nuovo in elettrone."

What the bloody hell does it mean?

FCava

Dal radar la storia dice che sia stato inventato il microonde. E la leggenda narra di armi a microonde...

TheDukeMB

Credo che una tecnologia simile basata sullo stesso principio fisico la utilizzino già dagli anni 40, si chiama radar.

ABM

Sì è quello il costo e se lo costruisce uno stato che non deve fare debito forse anche meno. Tra progettazione, impianto, uranio e decomissioning. Considera che l'ultima generazione messa in opera più o meno diffusamente ( la terza) viene data con una vita minima di 60 anni ma potrebbe arrivare anche a 80/100. Come anche la precedente se non ci fosse stato il pesante rallentamento/abbandono generato dall'incidente di Chernobyl. Abbandono che noi abbiamo pagato pesantemente, molto pesantemente e quest'inverno ne abbiamo avuto l'ennesima dimostrazione.

Vespasianix

11% di efficienza al nord.

Vespasianix

Microonde... Una gigantesca pistola laser!

Jotaro

Lo spazio...è tutto uguale.

FCava

quella è la rete micellare....

Jotaro

https://media3.giphy.com/me...

FCava

a dire il vero ci sono diversi progetti se ben ricordo. La corrente è generata dalle oscillazioni del cavo stesso. Non ricordo se volevano unirli anche al progetto dell'ascensore spaziale....

FCava

quante le industrie belliche pronte a ripensarlo come un'arma (come qualsiasi altra cosa ideata)?

Luca Bonora

eh??? che ci azzecca??? rispondi al mio punto 2 o 3. I satelliti sono geostazionari o no?
Se sono geost sono sempre sul punto di "scarica" ma prendono poco Sole. Se non sono Geost, prendono Sole 24/24 ma devono accumularla quando non c'è la stazione di "scarica"

Corradox22

Per la trasmissione attraverso l'etere ne aveva scritto Paolo Mantegazza nel libro "L'anno 3000" (1897) ma era fantascienza e poi Nicola a Tesla. Ma della sua teoria non c'è niente, quasi tutto segretato dal FBI

Fade

quando lasci il telefono in carica la notte non è che assorbe energia tutto il tempo....

Willie

Si, un reattore costa più o meno tanto. La stragrande maggioranza del costo deriva proprio dalla costruzione e dai tassi d'interesse (ovviamente se non la costruisci a debito questo problema non si pone)

Luca Bonora

si sono dimenticati:
-il costo dei lanci
-se il satellite col pannello sia geostazionario: sta sempre sotto il ricevitore allora prende Sole solo per una frazione delle 24h
-oppure se è fermo rispetto al Sole: prende energia 24/24h ma deve avere una enorme batteria per stivare l'energia = troppo pesante per essere lanciato.

BATTLEFIELD

Il raffreddamento è un problema brillantemente superato, raffreddano già la ISS che di calore ne produce parecchio (inclusi i pannelli che la alimentano). La produzione totale a parità di impianto probabilmente si attesterà su circa il doppio di un impianto terrestre ma con la possibilità di trasformare una fonte aleatoria in una fonte stabile utile per sostenere la rete. Le uniche incognite rimangono l'efficienza nella trasformazione a terra e le perdite dovute alla trasmissione, la prima dovrebbe essere molto alta, sulla seconda credo nessuno abbia dati utili.

rsMkII

Come se non bastasse come fai a dissipare il calore che vai a generare? Sì, non è come nei film in cui gli oggetti si congelano, il problema è proprio riuscire a dissipare, per quello hanno scudi termici molto sofisticati. I pannelli si scaldano e il generatore di microonde a sua volta. Moltiplica l'efficienza di generazione del pannello (40% se va bene), dissipazione alle alte temperature del pannello e generatore (perché sì, dal 40% che ottieni dai pannelli devi poi avere la conversione in microonde), efficienza delle antenne, efficienza dei circuiti, assorbimento atmosferico, ec ecc (tanti fattori che al momento non immagino neanche) e secondo me raggiungi presto valori molto inferiori al 10%, probabilmente 3%.
Come dicevi puoi abbondare e quindi ottenere un quantitativo sufficiente di energia, vero, ma ciò non nega certo quel che dicevo sin dall'inizio: efficienza bassissima.

BATTLEFIELD

va detto che fino ad oggi non è che abbiamo sperimentato molto eh!

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