Energia da fonti rinnovabili, cos’ha da offrirci lo spazio?

C’è tanto spazio per l’energia rinnovabile, nello spazio. Dai pannelli fotovoltaici in orbita intorno alla Terra fino ai satelliti che monitorano l’erogazione di energia, passando per la ricerca di nuove soluzioni high tech per migliorare efficienza e affidabilità degli impianti solari ed eolici terrestri, le opportunità di sviluppo si vanno moltiplicando.

Negli ultimi anni tanto le agenzie spaziali quanto le istituzioni governative hanno avviato programmi per l’esplorazione oltre l’atmosfera terrestre tenendo conto – in proposito – dell’impatto diretto e indiretto che queste azioni possono avere sulla transizione energetica e sullo sviluppo di tecnologie in grado di promuovere la penetrazione delle rinnovabili. Posizionare i pannelli solari nello spazio, per fare un esempio semplice ma efficace, ridurrebbe il consumo del suolo e garantirebbe la produzione continua di energia pulita senza impattare sul territorio, promuovendo di conseguenza la sostenibilità sociale. Ed è proprio da questa prospettiva, che porta con sé sfide tecnologiche complesse e non ancora del tutto superate, che partiamo in questo breve viaggio.

Arrivare a un risultato consistente in termini di solar farm orbitanti richiede di superare numerose sfide ancora aperte. L’attuale frontiera della ricerca è sfruttare il fotovoltaico spaziale (che di per sé già da oltre mezzo secolo è una realtà per l’alimentazione dei satelliti e delle navi e stazioni spaziali) per fare un passo in più e portare energia fino a terra, anche se solo a scopo dimostrativo: per esempio, nel giugno del 2023 il California institute of technology (Caltech) è riuscito per la prima volta a trasferire energia solare dallo spazio alla Terra, alimentando alcuni led. All’efficientamento di questo processo, sempre senza un conduttore fisico che connetta i pannelli orbitanti con la Terra, stanno lavorando anche aziende spaziali come Space X e Blue Origin, in un percorso di ricerca che – tuttavia – non ha ancora un esito concreto.

E resta a oggi irrisolto anche il problema della resistenza dei materiali ai raggi cosmici, per evitare che gli apparati vengano consumati già nel giro di pochi mesi – come è accaduto anche alla Tesla Roadster dimostrativa che Elon Musk aveva lanciato con a bordo lo Starsman nel febbraio 2018. Un’ulteriore sfida tecnologica la cui soluzione non è certo dietro l’angolo.

Restando in ambito fotovoltaico, da sempre un aspetto cruciale è quello del materiale semiconduttore da impiegare per le celle. Già ormai ampiamente commercializzate le tecnologie al silicio, a film sottile e tutte quelle cosiddette di terza generazione, un’ulteriore soluzione efficace e già testata prevede l’utilizzo del tellururo di cadmio (CdTe). Oltre a essere economiche, leggere ed efficienti, celle di questo genere sono in grado di resistere alle difficili condizioni ambientali presenti nello spazio. L’invenzione, ideata nei laboratori del Regno Unito, è un esempio concreto delle possibili ricadute positive della ricerca anche sugli impianti rinnovabili presenti sulla Terra. Infatti individuare materiali in grado di produrre energia in condizioni estreme, come quelle dello spazio, è utile per realizzare centrali in ambienti poco ospitali come il deserto, l’oceano o l’alta montagna.

Anche se ottiene meno visibilità mediatica rispetto ad altri filoni, l’attività spaziale ha un impatto positivo anche sugli impianti a energia rinnovabile che sono installati a terra sul nostro pianeta, in quanto i satelliti in orbita possono fungere da sentinelle per le centrali elettriche. Già oggi, e nei prossimi anni lo saranno sempre di più, grazie a questi occhi dal cielo si possono monitorare i cambiamenti del clima e ottimizzare i processi di produzione ed erogazione dell’energia degli impianti eolici e fotovoltaici.

Le stesse costellazioni satellitari potrebbero presto giocare un ruolo decisivo anche nello stoccaggio dell’energia, fornendo collegamenti tra i sistemi di accumulo distribuiti per il pianeta. Per esempio, è stata dimostrata la loro utilità per fornire energia in maniera rapida nelle zone più remote e per gestire in maniera efficiente i momenti di blackout. Insomma, lo spazio è anche una risorsa per promuovere lo sviluppo sostenibile dei paesi ancora low tech e risolvere questioni etiche e sociali come l’accesso “per tutti” all’energia pulita.