Cina: una stazione spaziale orbitante con pannelli solari per veicolare energia verso la Terra

Cina: una stazione spaziale orbitante con pannelli solari per veicolare energia verso la Terra

La Cina potrebbe sviluppare una stazione spaziale orbitante fornita di pannelli solari che invierà verso la Terra l'energia catturata attraverso microonde e laser. Il prototipo potrebbe essere lanciato nel 2028.

di pubblicata il , alle 20:08 nel canale Scienza e tecnologia
CNSA
 

In passato abbiamo scritto di come la Cina stia recuperando a una velocità (relativamente) elevata il terreno perso per quanto riguarda il suo programma spaziale. Diversi sono i piani più o meno noti della nazione asiatica che attualmente può "vantare" una stazione spaziale (non complessa come la ISS, ma comunque un buono sforzo ingegneristico), diverse tipologie di razzi spaziali, missioni extraplanetarie su Luna e Marte con un futuro che si prospetta ancora più interessante.

cina energie rinnovabili

Per esempio sono in fase di sviluppo nuovi vettori realizzati sia da agenzie statali che private, spazioplani orbitali e suborbitali, vettori per il turismo spaziale suborbitale e una stazione di ricerca lunare che succederà al primo allunaggio (grazie ai razzi Lunga Marcia 5G/CZ-5G). Ancora più avveniristica è però la stazione spaziale orbitante fornita di pannelli solari in grado di veicolare l'energia dallo Spazio verso la Terra (chiamata Space Solar Power Station o SSPS). Questo permetterebbe di avere molta energia da sfruttare che altrimenti sarebbe dispersa con un impatto che sarebbe in parte contenuto.

La Cina e la stazione orbitante con pannelli solari: energia rinnovabile dallo Spazio?

Di questo progetto ne avevamo già scritto nel 2021 quando a parlarne fu Long Lehao, ingegnere capo della serie di razzi Lunga Marcia e in generale una delle persone più importanti quando si parla del programma spaziale cinese. Bisogna precisare che si tratta attualmente di un progetto "sulla carta" e, per quanto interessante, bisognerà valutare attentamente i limiti tecnici e ingegneristici, oltre all'effettivo beneficio, che questa soluzione avrà in futuro.

cina rinnovabili spazio

Grazie a uno studio pubblicato dalla Chinese Space Science and Technology abbiamo qualche informazione in più su come potrebbe essere sviluppata e quali saranno le caratteristiche della stazione spaziale orbitante con pannelli solari per inviare energia verso la Terra (Space Solar Power Station). Come abbiamo scritto, si tratta di un progetto veramente ambizioso (e la Cina non è l'unica nazione che sta pensando a questa soluzione) e quindi la nazione asiatica avrà diversi step prima di arrivare al modello definitivo.

Se i piani verranno rispettati, il primo modello prototipale sarà in orbita nel 2028. Questo avrà pochi pannelli solari (1/4 delle dimensioni del modello completo) ma permetterà comunque di iniziare i test della trasmissione senza fili, via microonde o laser (a bassa potenza), verso la Terra. Grazie alle dimensioni ridotte sarà possibile lanciare la stazione solare spaziale come fosse un satellite standard senza bisogno di assemblaggio in orbita. I dati di targa promettono una potenza di 10 kW, un voltaggio di 500 V. Il posizionamento sarà in orbita bassa terrestre (a 400 km) e con una superficie di pochi metri.

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Se questo esperimento andrà a buon fine si passerà a soluzioni più complesse. Nel 2030 la stazione solare spaziale della Cina sarà grande la metà del progetto finale. Ci sarà un'antenna più grande per le microonde e un laser a media potenza per la trasmissione dell'energia. A causa delle dimensioni dovrà essere assemblata nello Spazio e potrà generare da 100 kW fino a 1 MW con voltaggio di 1 kV. La stazione sarà in orbita geostazionaria (36 mila km) e la superficie sarà di alcune decine di metri.

Nel 2035 ci sarà una stazione solare spaziale completa. Questo significherà un'antenna per le microonde da oltre 100 metri di diametro e laser ad alta potenza. La potenza generata dovrebbe arrivare a 10 MW e 2 kV fino a 5 kV. Le dimensioni saranno superiori ai 100 metri e il posizionamento sarà sempre in GEO. Nel 2050 ci potrebbe poi essere l'ultima evoluzione. Il sistema avrà un'antenna da oltre 1 km per le microonde, laser ancora più potenti e ovviamente un assemblaggio ancora più complesso. La Cina punterebbe a generare fino a 2 GW di energia con voltaggi di 10 kV o 20 kV e dimensioni complessive di oltre 1 km (sempre posizionata in GEO).

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Oltre ai sistemi nello Spazio ci sarà però bisogno di stazioni di terra. Queste saranno via via sempre più grandi e si baseranno su un sistema con un fascio pilota (per sapere se il sistema sta puntando nella corretta direzione) e uno più ampio per la trasmissione vera e propria. In particolare lo studio analizza anche le problematiche relative alla precisione che dovrà avere la trasmissione, le compensazioni necessarie e altre incognite. Come scritto inizialmente, questo progetto della Cina è ancora in "fase embrionale" anche se i primi esperimenti si stanno già svolgendo in laboratorio. Sarà una soluzione alla crescente richiesta energetica e all'impatto delle fonti di energia non rinnovabili?

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53 Commenti
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Rubberick15 Settembre 2022, 20:29 #1
Non mi é chiara una cosa, non é una fatica enorme per una centrale da 10 MW?

Una singola turbina eolica offshore non fa anche qualcosa in più?

Oltre a dover poi prevedere 1 o più zone interdette al volo in corrispondenza del fascio.

Altra cosa che non mi spiego, ma il geotermico non lo prendono in considerazione?
Pandemio15 Settembre 2022, 20:58 #2
C'è un servizio dove spiega che il geotermico in scala grande ha dei costi altissimi dalla ricerca alla realizzazione,non contando magari il fallimento della ricerca che costa già milioni e almeno 10 anni per la costruzione ,difficilmente si trovano finanziatori .
Si fa quasi prima col nucleare .
silviop15 Settembre 2022, 21:07 #3
Conan il ragazzo del futuro nel '78 aveva gia previsto la guerra e l'energia solare (non quella di daitan III).
le_mie_parole15 Settembre 2022, 21:08 #4
quel che non capisco è perché nessuno sta investendo nel realizzare centrali elettrico "idro-marine" che sfruttano le correnti marine (ad esempio quella dello stretto) ce ne dovrebbero essere parecchie, e le si potrebbe sfruttare lungo tutta la loro lunghezza in percorrenza e larghezza, ovviamente senza creare "dighe" che ne ostruiscano o ne modifichino i flussi, ma con turbine di piccole/medie dimensioni opportunamente distanziate tra loro da non risultare un ostacolo, realizzate con le stesse tecniche dei sottomarini di modo da poter fare eventuale manutenzione in superficie... non trovo davvero il senso del totale silenzio su questo argomento (avevo letto in passato, ma potrei ricordare male, che l'Italia potrebbe fare a meno di qualsiasi altra fonte di energia elettrica se sfruttasse adeguatamente quella potenziale che c'è nel mare)
zappy15 Settembre 2022, 21:16 #5
Originariamente inviato da: Rubberick
Non mi é chiara una cosa, non é una fatica enorme per una centrale da 10 MW?


cosa non è chiaro del fatto che è un prototipo?
e che l'obbiettivo di qui a soli 30 anni sono 2GW?

in proporzione la fusione nucleare è una fatica molto più grande per molti più decenni, e non è manco detto che si riesca ad ottenere. Qua se non altro le tecnologie sono tutte consolidate e ben conosciute.
Opteranium15 Settembre 2022, 21:23 #6
Originariamente inviato da: zappy
cosa non è chiaro del fatto che è un prototipo?
e che l'obbiettivo di qui a soli 30 anni sono 2GW?

in proporzione la fusione nucleare è una fatica molto più grande per molti più decenni, e non è manco detto che si riesca ad ottenere. Qua se non altro le tecnologie sono tutte consolidate e ben conosciute.

in 30 anni costruiscono almeno 5 centrali a fissione di pari potenza o superiore, mi sembra un progetto assurdo
Sandro kensan15 Settembre 2022, 21:28 #7
Originariamente inviato da: Rubberick
Non mi é chiara una cosa, non é una fatica enorme per una centrale da 10 MW?

Una singola turbina eolica offshore non fa anche qualcosa in più?


Rispondo a quest'ultima domanda. Prendo come esempio 155,52 kWp di pannelli fotovoltaici. Il discorso è pari pari lo stesso per una turbina eolica sito in una zona con una certa intensità di vento.

Quando passa una nuvola i pannelli smettono quasi di funzionare, a mezzogiorno (solare) producono il massimo solo se è estate e il cielo è limpido, d'inverno a mezzogiorno con cielo limpido la produzione è dimezzata.

Il grafico tipico di produzione di potenza per 155,52 kWp di pannelli è di questo tipo:

Link ad immagine (click per visualizzarla)

Ora fare diventare queste curve irregolari un qualche cosa di utile per l'uso in grandi numeri come una nazione comporta l'uso di batterie, di centrali di pompaggio, di centrali a turbo gas. Tutte queste ipotesi hanno un elevato costo aggiuntivo per ogni kWh prodotto dal fv.

Inoltre si vede chiaramente dal grafico che l'impianto da 155,52 kWp non produce quasi mai questa potenza e quasi sempre è vicino a 40 kW con ampie fluttuazioni.

Invece 155,52 kWp messe in posizione stabile rispetto al sole, quindi nello spazio, produce molto di più di 155,52 kW per via dell'assenza di atmosfera e la sua curva non è quella mostrata qui sopra ma una linea orizzontale stabile alla potenza di picco. Questo comporterebbe che il consumo di Base della Cina potrebbe essere soddisfatto da una stazione spaziale cui aggiungere generatori elettrici che seguano la variabilità del carico.
zappy15 Settembre 2022, 21:46 #8
Originariamente inviato da: Opteranium
in 30 anni costruiscono almeno 5 centrali a fissione di pari potenza o superiore, mi sembra un progetto assurdo

il paragone corretto sarebbe semmai con la fusione.

altri paragoni sono privi di senso ed in ultima analisi una emerita idiozia.
Thinkslow15 Settembre 2022, 21:51 #9
Non so se è chiaro, ma questo è un buon modo per aumentare la temperatura della terra.
xxxyyy15 Settembre 2022, 22:26 #10
Originariamente inviato da: Thinkslow
Non so se è chiaro, ma questo è un buon modo per aumentare la temperatura della terra.


L atmosfera (secca) non è trasparente alle microonde sopra i 5 cm?
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