0
Publicado el 21 Octubre, 2020 por Toni Pradas en Medio ambiente
 
 

Energía de fuentes renovables

Los aretes que le faltan a la Tierra

Los globos solares prometen revolucionar el estado actual de la generación de electricidad
La energía solar busca imponerse desde colectores de luz implantados en globos solares. (Ilustración: CADRE PICTURES)

La energía solar busca imponerse desde colectores de luz implantados en globos solares. (Ilustración: CADRE PICTURES)

Por TONI PRADAS

No se sabe a ciencia exacta cómo lograrlo, pero la idea de extraer minerales de los asteroides a todos encandila. Algunas fuentes terrestres de muy demandados metales tienen ya marcada su fecha de caducidad y en el futuro solo los veremos en libros de Geología.

Algunos elementos, imprescindibles para la industria moderna (ya se menciona antimonio, zinc, estaño, plata, plomo, indio, oro y cobre) podrían agotarse en la Tierra dentro de 50 a 60 años, lo cual ha obligado a levantar el dedo índice, hacia el cielo, para afirmar que de “allá” los sacaremos.

Hoy se sabe que muchos minerales vinieron originalmente de la lluvia de asteroides que golpeó al planeta después de que la corteza se enfrió. Por ello se le ha echado el ojo a los más cercanos, a los que se iría utilizando la órbita de transferencia de Hohmann, es decir, una maniobra orbital que traslada una nave espacial desde una órbita circular a otra, utilizando dos impulsos de su motor, tal como si Tarzán se atravesara un río saltando de liana en liana.

Ya en su destino, se realizaría la minería a cielo abierto, de pozo, con rastrillos magnéticos que atraparían los granos imantados, la calefacción para fundir o evaporar elementos, o incluso máquinas replicantes que se fabricarían con impresoras 3D.

Si cree que nos referimos a la agradable narcolepsia que provoca la ciencia ficción, sepa que ya existe una empresa privada estadounidense, Planetary Resources Inc., que se fundó en 2010 con la finalidad de minar asteroides con robots. La cosa va en serio. Esta misma compañía ha afirmado que el platino de asteroides de 30 metros de largo vale de 25 a 50 000 millones de dólares.

Por ahora, sin embargo, los únicos mineros que han pisado una de estas rocas espaciales han sido Bruce Willis y Ben Affleck, con un puñado de valientes. Fueron enviados a un asteroide del tamaño de Texas para plantarle una bomba nuclear en su interior y, con semejante explosión, desviarlo de su trayectoria, que apuntaba tétricamente a la Tierra. Eso cuenta Hollywood. Según el guión de la película de 1998, Armageddon, del realizador Michael Bay, era la única forma posible de salvarnos de un apocalíptico impacto.

Por el espacio, pero menos aventureros, marchan también los chinos, cuyos investigadores analizan la posibilidad de tener una central de energía solar orbital. Ese es su anhelado “petróleo”. Por sencilla, la idea es fascinante: Quieren utilizar gigantescos globos que captarán con paneles solares la energía solar.

Este proyecto lo lleva a cabo la Academia de Tecnología Espacial de China (CAST) y planea que todo esto se haga realidad para luego presentar, en 2035, su estación espacial de energía solar de nivel megavatio y 200 toneladas de peso.

De momento, están construyendo una base de pruebas en Bishan, al suroeste del país, para la investigación de la transmisión inalámbrica de energía de alta potencia y su impacto en el medioambiente. La instalación de prueba ocupará 13.3 hectáreas. También se lanzarían de cuatro a seis globos –atados desde la base de pruebas–, conectados entre sí, para configurar una red a una altitud de alrededor de 1 000 metros.

Estos globos con paneles solares recolectarán la luz y convertirán la energía en microndas antes de transmitirla a la Tierra. Las estaciones receptoras en el suelo trocarán esa señal en electricidad y la distribuirán a una red. Si tienen éxito, lanzarán nuevos globos atados a la estratosfera para realizar más pruebas.

Según apuntes hechos con su sistema de escritura de origen logográfico, los chinos esperan poner en órbita, a unos 36 000 kilómetros sobre la Tierra, una soberbia central de energía solar. Si todo va bien, claro. Entonces comenzará a generar energía antes de 2040, y mucho de ello gracias a las bondades de la minería.

Contrapunteo entre el astro rey y el rey del mercado
Liviana y resistente, la prometedora lentilla inflable cuesta hasta 400 veces menos por área colectora que los sistemas convencionales de concentración por espejos, y genera 400 veces más energía. (Foto: COOL EARTH SOLAR)

Liviana y resistente, la prometedora lentilla inflable cuesta hasta 400 veces menos por área colectora que los sistemas convencionales de concentración por espejos, y genera 400 veces más energía. (Foto: COOL EARTH SOLAR)

Pues sí que el sol es una mina. La Tierra, dicen los que saben, recibe 174 petavatios diarios de radiación solar entrante (insolación) desde la capa más alta de la atmósfera. Para entender semejante emisión, sepa que un petavatio corresponde a 1015 vatios, igual a 1 000 billones de vatios y un vatio es la potencia de un bombillito LED. Aun así, 30 por ciento, aproximadamente, regresa al espacio, mientras que las nubes, los océanos y las masas terrestres absorben la restante.

No obstante, no ha sido la abundante insolación, ni siquiera su inagotable regeneración o su carácter no contaminante, lo que ha impulsado el desarrollo de las tecnologías solares.

En la década de 1860 se comenzó a investigar sobre el uso de esa fuente como matriz energética, pero entonces la motivación fue el temor a que el carbón pronto escasearía. Como a comienzos del siglo XX se logró una mayor disponibilidad y economía de escala de fuentes no renovables como el carbón y el petróleo, entonces se estancó el antimonopólico camino del sol.

Hubo que esperar hasta la crisis del petróleo de 1973 (por entonces, solo seis casas en Norteamérica eran alimentadas con sistemas solares), y la que le siguió en 1979, para provocar un cambio importante de la política energética alrededor del mundo. Así, de nuevo se pensó en las incipientes tecnologías solares y nacieron las primeras estrategias de desarrollo energético en esa dirección.

Pero la caída del precio del petróleo en la década de 1980 moderó el crecimiento de la energía solar entre 1984 y 1996.

A mediados de los 90 comenzó a acelerarse el desarrollo de la energía fotovoltaica sobre techos residenciales y comerciales, así como las plantas de conexión a red. Esto se debió a la creciente ansiedad por el suministro de petróleo y gas natural, el Protocolo de Kioto para el Cambio Climático y a la mejora competitiva de los costos de esa tecnología frente a otras fuentes de energía.

Hasta que apareció en escena una propuesta innovadora: el globo solar. Según datos publicados por el portal de internet Energía Limpia XXI, cuesta hasta 400 veces menos por área colectora que los sistemas convencionales de concentración por espejos. Y, por si fuera poco, genera 400 veces más energía.

Una piscina con voltaje
La nueva tecnología permite crear campos colectores de energía solar y, en un futuro, potentes fábricas de electricidad. (Foto: COOL EARTH SOLAR)

La nueva tecnología permite crear campos colectores de energía solar y, en un futuro, potentes fábricas de electricidad. (Foto: COOL EARTH SOLAR)

Dadme un globo y moveré el mundo, podría parafrasear a Arquímedes el diseñador Rob Lamkin, líder de Cool Earth Solar, empresa californiana radicada en Livermore y promotora del invento.

Para Lamkin, no solo de paneles vive la energía solar. Si el globo tiene tales virtudes se debe a su forma.

Se trata de una media esfera plástica inflada, que recuerda a una piscina portátil para niños. El material con que se hace es resistente y ayuda a concentrar la luz solar en el punto donde se encuentra la célula fotovoltaica. Su costo de fabricación es muy bajo (¡dos dólares!), pues se elabora con recursos relativamente baratos y su diseño minimiza la utilización de silicio.

Los colectores solares concentrados dirigen la luz solar a un panel solar, independientemente de dónde esté el sol en el cielo, en lugar de tratar de rastrear el astro en movimiento. El globo se divide en dos partes, con una mitad hecha de un material pulido, similar a un espejo, y la otra, de un polímero transparente. La forma esférica del globo asegura que mientras el sol brille sobre él, la luz solar se concentrará hacia la célula solar.

Lo anterior, unido a su facilidad de instalación y consistencia, hacen del globo un potencial competidor de los combustibles sólidos e, incluso, de las placas solares fotovoltaicas planas. Hasta se avizora que hará más barata la energía solar que la del gas natural.

Como la semiesfera transparente concentra la luz del sol allí donde interesa, el rendimiento del aparato puede ser superior al tradicional panel fotovoltaico. Según sus creadores, cada globo solar, de dos metros de diámetro, puede generar unos 500 vatios.

A pesar de su aparente fragilidad, los materiales que lo constituyen le permiten resistir vientos de casi 120 kilómetros por hora debido a la aerodinámica de su diseño. También su carcasa exterior plástica protege, al receptor y a la superficie de los espejos de concentración, de inclemencias meteorológicas como la lluvia, la acción directa de insectos o la suciedad, entre otras adversidades.

El reducido peso y su diseño ayudan a que el globo solar sea muy fácil de instalar y que tenga costos bajos de mantenimiento y reemplazo. Incluso, que se puedan colocar suspendidos sobre los campos, lo cual añade un mayor rendimiento a la actividad agrícola y facilite el aporte de energía que esta necesita para sus procesos.

Dan fe de su escalabilidad. Cool Earth Solar también ha creado una muy barata tecnología que utiliza una hilera de globos, los cuales concentran y capturan la energía solar. Le llaman ojo de billar, pues los globos ubicados equidistantemente recuerdan a las troneras de una mesa donde se practican carambolas y altanerías.

Así, los captadores inflables incrementan muchas veces la energía que impacta sobre estos. Una serie de concentradores está suspendida en un soporte y controla los cables que se extienden entre los polos: De tal suerte, se pueden utilizar vastas áreas para la producción de energía solar, con un impacto ambiental limitado.

Cuenta el ingeniero Rob Lamkin que la idea surgió en California; en busca de mejorar la eficiencia en la generación eléctrica con el sol, diseñó estas burbujas con una pequeña celda fotovoltaica. Hasta que en el año 2008 publicó en la web de su empresa una reseña del desarrollo de los globos solares.

Desde entonces la empresa ha construido en California dos plantas de prueba, además de una de 250 kilovatios en Livermore, y otra comercial en la localidad de Tracy de 1.5 megavatios que utiliza 15 000 globos solares.

Estas plantas hoy son relativamente pequeñas, hechas solo para probar la tecnología desarrollada por el grupo. Si el prototipo resulta exitoso, podríamos entonces ser testigos de la mundialización de nuevas instalaciones, pero las nuevas de 10 a 30 megavatios.

Colgados del suelo

El mayor problema que enfrentan los paneles solares es el aprovechamiento de la energía solar. Dependen, por ejemplo, de las condiciones meteorológicas, así como de la cantidad de luz solar que reciben diariamente. Como sea, las células fotovoltaicas solo son capaces de aprovechar una parte del espectro solar.

¿Y si se pudieran colocar donde las nubes no interfieran con la luz solar? Es precisamente esto lo que se ha propuesto hacer NextPV, un laboratorio operado conjuntamente por la francesa CNRS y la Universidad de Tokio. Sus investigadores han desarrollado ya una solución que consiste en globos equipados con paneles solares, capaces de flotar a una altitud de hasta 20 kilómetros.

Evitarían así la interferencia de las nubes, allá donde los vientos en la estratósfera son estables y bastante lentos. A esta altitud, la luz solar es más intensa y la concentración de energía es más eficaz, por lo que el aprovechamiento se incrementaría de forma considerable. Para NextPV, la idea es totalmente viable.

Sin duda, los inflables, colgados como aretes de la Tierra, están de moda hoy. Como mismo los del Proyecto Loon, la red de globos que, también a 20 kilómetros, viajará sobre el límite con el espacio exterior. Estos conectarán a las personas que habitan zonas remotas o rurales, llevando la señal de Internet a donde falta la cobertura, incluso después de una catástrofe.

Pero Lamkin presiente una amenaza para el éxito de invento: “Me preocupan –dice, como si recordara un pasaje de su vida– algunos niños con pistolas de balines de aire comprimido”.

Balones solares

(Ilustración: JOSEPH CORY / GEOTECTURA)


Toni Pradas

 
Toni Pradas