Un Sol que Nunca se Pone – Los Grandes Planes de Reflect Orbital para Revolucionar la Energía Solar

Amanecer Solar

La energía solar se está convirtiendo en una de las principales fuentes de energía del mundo debido a su abundancia natural, su naturaleza “sin combustible” y la ausencia de emisiones de carbono durante su operación (aunque sí hay algunas durante la producción si los paneles no se fabrican con energía verde).

Una razón importante de este progreso ha sido la mejora en las tecnologías fotovoltaicas, con la rápida subida de la eficiencia de los paneles solares. Y hay más por venir, con paneles bifaciales, perovskita, película delgada de teluro de cadmio o puntos cuánticos, todos candidatos para mejorar aún más los paneles solares.

Fuente: Clean Energy Review

Esto es algo que discutimos con más detalle en “The Solar Age – A Bright Future To Mankind”. Paralelamente a la mayor eficiencia, los costos de producción también han caído drásticamente, creando el entorno perfecto para que la energía solar sea competitiva frente a los combustibles fósiles.

Fuente: News Channel 3

Aún así, la energía solar sufre de una debilidad clave: no puede producir energía durante la noche. O, en ese caso, produce muy poca en días nublados.

Esto significa que la energía solar solo puede funcionar como la principal fuente de energía de la humanidad si se combina con soluciones que alivien este problema.

Actualmente, las dos opciones principales consideradas son paquetes masivos de baterías para almacenar energía para la noche y los días sin sol, y líneas de transmisión de energía de larga distancia para transportar la energía desde áreas soleadas a través de zonas horarias.

El problema es que ambas opciones son bastante caras y consumen muchos recursos.

Esto es por lo que se está discutiendo otra posibilidad: Capturar la energía solar donde brilla 24/7 y nunca se ve afectada por el clima, directamente desde la órbita de la Tierra.

Solar Orbital

Lo que hace que los conceptos de energía solar espacial sean potencialmente viables hoy y en el futuro cercano es la caída de los costos de lanzar material a la órbita. Esto se debe principalmente a la invención de los cohetes reutilizables por parte de Elon Musk y SpaceX (SPCX ), que ya ha reducido el costo en un factor de 10 y podría volver a hacerlo pronto.

Fuente: Ark Invest

Satélites de Energía

Durante mucho tiempo, la estrategia principal imaginada fue instalar paneles fotovoltaicos en grandes constelaciones de satélites y transmitir la energía de vuelta a la superficie mediante microondas (que no son absorbidas por las nubes).

Fuente: ESA – European Space Agency

El problema con esa estrategia es que es bastante compleja comparada con la solar terrestre:

• Terrestre: recoger luz solar → convertir CC a CA → enviar energía a la red.
• Espacial: recoger luz solar → convertir a microondas → reconvertir microondas a electricidad → convertir CC a CA → enviar energía a la red.

Estos pasos adicionales requieren más equipamiento y, por tanto, más peso para lanzar al espacio. También significa que se pierde energía en cada conversión entre luz solar, energía y microondas.

Así que, aunque la luz solar es más fuerte e ininterrumpida en órbita, la pérdida adicional y el costo del equipamiento podrían hacer que la energía solar orbital no sea mucho más barata que la terrestre, incluso si es más fiable.

¿Vendiendo Luz Solar?

Otro enfoque está siendo considerado por una startup llamada Reflect Orbital.

La idea es omitir el paso de llevar paneles solares y transmisores de microondas al espacio. En su lugar, colocar en órbita un espejo gigante que refleje la luz solar hacia la Tierra.

Fuente: Reflect Orbital

Ese método ya fue probado por el programa espacial ruso en 1990, por lo que sabemos que funciona técnicamente. La escasa financiación en la Rusia post‑Unión Soviética, los costosos parques solares y el costo del lanzamiento orbital en aquel entonces hicieron que no fuera comercialmente viable en ese momento.

Este concepto tiene algunas ventajas clave frente a los diseños “tradicionales” de energía solar orbital:

• Los satélites de energía inevitablemente se degradan con el tiempo. Y, a diferencia de los paneles solares en la Tierra, por ahora no existe una ruta realista para reciclarlos, lo que significa que la maquinaria costosa y compleja se desperdicia al final de su vida útil.
• Los espejos espaciales pueden fabricarse con una simple lámina metálica delgada, mucho más ligera que los paneles fotovoltaicos. Esto reduciría drásticamente los costos de lanzamiento.

En la práctica, Reflect Orbital “vendería luz solar” a los parques solares terrestres para que puedan seguir produciendo después del anochecer, cuando los precios de la electricidad son más altos.

La empresa ya realizó una demostración del concepto usando un globo de aire caliente, parcialmente como movimiento de marketing para ilustrar la idea más que como un prototipo real, que requeriría un satélite auténtico en órbita.

¿Qué tan serio es?

Equipo

El cofundador y director ejecutivo de la empresa es Ben Novak. Como estudiante de primer año de universidad, lideró proyectos de SpaceX que validaban componentes de propulsión del Crew Dragon y volvió a trabajar en SpaceX más tarde.

El director de tecnología es Tristan Semmelhack, quien fue el ingeniero más joven en Zipline, la empresa líder mundial en entregas con drones.

Quizá más crucial para el éxito potencial del futuro prototipo es Robert Salazar, ingeniero de diseño de heliostatos. Trabajó en el diseño del Escudo Óptico del Starshade en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA; Robert luego diseñó heliostatos ultraligeros desplegables para el proyecto Transformers for Lunar Extreme Environments.

Fuente: NASA

En conjunto, el equipo parece contar con credenciales técnicas serias en proyectos espaciales y espejos espaciales. No es solo un equipo de marketing con una idea descabellada.

Y podemos asumir que la experiencia de Novak en SpaceX podría ayudar a asegurar el acceso a los lanzadores de la compañía en el futuro.

Factibilidad Técnica

Como dijimos antes, esta tecnología ya se probó en los años 90, por lo que sabemos que puede funcionar. Puede reutilizar gran parte de la investigación realizada a lo largo de los años sobre velas solares, antenas inflables y plegado de origami para maximizar la eficiencia del lanzamiento de paneles solares y láminas reflectantes.

En general, fabricar superficies reflectantes ultraligeras para el espacio es relativamente fácil, al menos en lo que respecta a equipos espaciales. Desde la Tierra, los reflectores se verían como “mini‑soles”.

Fuente: University Of Glasgow

En un estudio de 2022 titulado “Enhancing solar energy generation and usage: Orbiting solar reflectors as an alternative to energy storage”, se asumió que los reflectores estarían formados por una constelación de treinta reflectores de 1 km de diámetro, cada uno con una vida útil de 20 años y un peso aproximado de 7 860 kg.

El costo de adquisición sería de 375 USD/kg, o 3 M USD por reflector y 90 M USD para toda la constelación. Eso sería suficiente para generar una iluminación adicional equivalente a 100 MWh en generación de energía.

Viabilidad Económica

En el mismo estudio, los científicos usaron un costo de lanzamiento de 1 400 USD por kg, correspondiente al lanzamiento de satélites Falcon Heavy en 2018. Cabe señalar que para 2023, ese costo de lanzamiento ya había caído por debajo del umbral de 1 000 USD, y eso antes de la llegada del Starship de SpaceX, que es mucho más grande y, en teoría, también mucho más barato.

En este análisis, los investigadores calculan que, bajo las condiciones actuales, el proyecto no lograría generar dinero. Incluso calcularon los costos de lanzamiento necesarios para que los espejos orbitales alcanzaran el punto de equilibrio bajo diferentes condiciones de mercado:

La condición de mercado 1 tiene precios de electricidad relativamente estables a lo largo del día, usando India como ejemplo. En este caso, los costos de lanzamiento para alcanzar el punto de equilibrio deben ser de 257 USD/kg.

Fuente: Applied Energy (LC = Launch Cost, PC = Procurement Cost)

La condición de mercado 2 presenta una variación extrema de precios a lo largo del día, usando California como ejemplo. En este caso, los costos de lanzamiento para el punto de equilibrio deben ser “solo” 558 USD/kg.

Fuente: Applied Energy (LC = Launch Cost, PC = Procurement Cost)

Aplicaciones Potenciales

Primera Demostración de Marketing

La empresa está discutiendo en su página web la posibilidad de “reservar un punto de luz” durante 4 min sobre 5 km, con disponibilidad limitada a partir del cuarto trimestre de 2025.

Esto se lograría con satélites que pesarán solo 35 libras (16 kilogramos) cada uno y estarán equipados con espejos de Mylar de 33 pies por 33 pies (9,9 por 9,9 metros) que se desplegarán en órbita.

En la mayoría de los casos, será más una demostración y herramienta promocional que una destinada a la generación de energía, con un fuerte argumento de que tal aplicación podría volverse viral, con la posibilidad de pedir luz solar por la noche con solo tocar una app en el smartphone.

Generación de Energía Solar

La primera y más obvia aplicación sería enviar luz a granjas solares a gran escala, especialmente en mercados eléctricos con precios pico muy altos por la tarde. Cualquier empresa de energía solar espacial necesitará seleccionar cuidadosamente su mercado, teniendo en cuenta la creciente competencia de paquetes de baterías cada vez más baratos.

Otra consideración práctica será elegir la órbita adecuada, con la mayor cantidad posible de clientes en la trayectoria de los satélites y su posible objetivo de reflexión.

Otro posible caso de uso sería aumentar la intensidad solar que incide en granjas solares en latitudes nórdicas. Por ejemplo, granjas solares en Canadá o Escandinavia podrían beneficiarse de luz adicional para alcanzar su capacidad máxima, sobre todo en invierno cuando la demanda de energía es alta y la intensidad del sol está en su punto más bajo.

Luz Artificial para la Ciudad

Otra consideración podría ser proporcionar iluminación a grandes centros urbanos.

Sin embargo, esto podría no ser competitivo frente a postes de luz más simples con células solares integradas y baterías.

Agricultura

Otra actividad que requiere luz es la agricultura mediante la fotosíntesis de las plantas. La iluminación orbital podría proporcionar luz extra para operaciones agrícolas a gran escala que actualmente usan luces LED en sus invernaderos.

Esto solo funcionaría para las granjas más grandes, pero podría tener sentido en regiones con instalaciones masivas de invernaderos, como, por ejemplo, los Países Bajos o el sur de España.

Otra opción podría ser iluminar regiones nórdicas en invierno, donde la temporada de crecimiento es muy corta. Esto también podría ser, en general, una opción para que el satélite venda la luz reflejada en áreas sin suficiente demanda de granjas solares.

Limitaciones de los Espejos Orbitales

Más allá de consideraciones técnicas y económicas, los espejos orbitales también tienen sus críticos.

Un problema que podrían causar es una mayor contaminación lumínica que la que experimentamos hoy. Especialmente si se convierte en una solución adoptada masivamente para manejar el consumo pico de electricidad en todo el mundo. A largo plazo, esto podría hacer que la astronomía terrestre sea completamente imposible.

Otro posible problema es la alteración de los ecosistemas naturales. Ya sabemos que la contaminación lumínica de las luces de la ciudad puede perturbar a los animales nocturnos, los patrones migratorios y las poblaciones de insectos. Así, los espejos espaciales de Reflect Orbital podrían empeorar esa situación.

Invertir en Energía Solar

La producción de energía solar está creciendo constantemente a una tasa de dos dígitos y será un motor clave para descarbonizar la economía. Aún tiene un camino muy largo por recorrer, ya que la inmensa mayoría de nuestra producción global de electricidad e incluso más de la energía total provienen de combustibles fósiles.

Con los años, el sector ha evolucionado para recompensar a las empresas más grandes, con economías de escala como factor clave para generar beneficios en un entorno muy competitivo. Por supuesto, nuevas tecnologías pueden ser un disruptor potencial de los fabricantes establecidos de paneles de polisilicio.

Los espejos solares también podrían hacer que la energía solar sea aún más atractiva, no solo resolviendo el problema de los precios pico por la noche, sino también mejorando la producción de parques solares existentes, haciéndolos más rentables al aumentar el número de horas en que producen.

Puede invertir en compañías solares a través de muchos corredores, y aquí, en securities.io, encontrará nuestras recomendaciones para los mejores corredores en EE. UU., Canadá, Australia, Reino Unido, así como muchos otros países.

Si no le interesa seleccionar compañías solares específicas, también puede considerar ETFs como Global X Solar ETF (RAYS), Invesco Solar ETF (TAN), o Global X China Clean Energy ETF (2809.HK), que le proporcionarán una exposición más diversificada para capitalizar la industria solar y de energía limpia.

También puede leer nuestro artículo sobre los “Top 10 Acciones de Energía Solar para Invertir”.

Empresas de Solar y Espacio

1. Rocket Lab

Rocket Lab (RKLB ) es uno de los contendientes más serios en el mercado de cohetes reutilizables. La compañía se centró inicialmente en cohetes pequeños, con el sistema de lanzamiento Electron (carga útil de 320 kg), que se está convirtiendo progresivamente en un cohete parcialmente reutilizable. Hasta ahora, Electron ha desplegado 177 satélites en 44 lanzamientos.

Posteriormente, Rocket Lab está trabajando en la creación de un cohete reutilizable de tamaño medio, el Neutron, comparable al Falcon 9 (8 000 kg a LEO en modo totalmente reutilizable, 1 500 kg a Marte o Venus). El Neutron será propulsado por un motor de cohete que quema metano (como Starship), lo que parece convertirse en la tendencia para la próxima generación de cohetes.

La compañía se destaca por su proceso de fabricación de satélites totalmente integrado verticalmente, lo que le permite optimizar costos y velocidad de diseño. Esto ha resultado en múltiples contratos con la NASA y el gobierno de EE. UU., incluyendo un contrato militar de 515 M USD. Y un contrato civil de 143 M USD para Globalstar.

Rocket Lab también es un importante fabricante de paneles solares para satélites tras sus adquisiciones de SolAero Technologies en 2022, con más de 1 000 satélites alimentados por estos paneles y un total de 4 MW de células solares fabricadas.

Fuente: Rocket Lab

Por ahora, su sistema de lanzamiento depende de proveedores externos, pero una serie de adquisiciones estratégicas debería cambiar eso, replicando en el sistema de lanzamiento la integración vertical ya lograda en el diseño y fabricación de satélites.

La compañía también está considerando la posibilidad de una constelación LEO de telecomunicaciones para generar ingresos recurrentes. Además, está contribuyendo a la investigación sobre fabricación en el espacio con Varda Space Industries y inspección de desechos orbitales.

Mientras SpaceX contó con el talento empresarial de Elon Musk para desarrollar su tecnología desde cero, Rocket Lab utilizó una combinación de I+D y adquisiciones para integrar verticalmente la tecnología requerida. Esto ha demostrado ser muy exitoso en la fabricación de satélites, y ahora buscan replicar esta estrategia para cohetes reutilizables.

Considerando el flujo de caja existente de la producción de satélites y los éxitos de Electron, Rocket Lab es un buen candidato para ponerse al nivel de SpaceX, al menos hasta que se construyan en unas décadas los impulsores masivos y otras infraestructuras.

2. JinkoSolar Holding Co., Ltd.

Jinko es uno de los mayores fabricantes de paneles solares del mundo, y tiene su sede principalmente en China. Para evitar aranceles, la compañía está diversificando su base de fabricación, con producción de obleas de silicio en Vietnam y fabricación de células solares en Malasia y EE. UU.

Fuente: Jinko Solar

En cualquier caso, la compañía no está excesivamente expuesta a los mercados occidentales, con China, Asia‑Pacífico (APAC) y mercados emergentes representando la mayor parte de su negocio.

Fuente: Jinko Solar

Jinko ha entregado 230 GW de células solares en la historia de la compañía y 20 GW en el primer trimestre de 2024, frente a 14,5 GW hace un año.

Esto convierte a Jinko en el número 1 de la industria fotovoltaica.

La célula solar más avanzada de Jinko, la N‑type, alcanza una notable eficiencia energética del 25,8 %. También ofrece paneles bifaciales.

En 2023, la N‑type se adueñó de la mayor parte de las ventas de Jinko, representando el 80 % de los envíos totales, con mayor capacidad proveniente de la instalación de producción de 56 GW que se espera alcance su plena velocidad a finales de 2024 para cubrir el 90 % de la entrega al final del año.

Se espera que la capacidad total de producción alcance los 120‑130 GW, casi la mitad de la producción acumulada de la compañía en toda su historia.

Con el objetivo de “verdear” el perfil de su producto, Jinko Solar también lanzó NeoGreen, el primer panel solar N‑type producido íntegramente con energía renovable (en lugar de carbón, que se usa comúnmente en China).

El crecimiento ultra‑agresivo de Jinko en capacidad de producción refleja la confianza de la compañía en su tecnología N‑type y la ambición de conquistar los mercados de exportación de Asia, África y Sudamérica.

Y la perspectiva general de que la energía solar tome el control de los sistemas energéticos del mundo, incluidos quizás los espejos solares, impulsará la rentabilidad aún más.