Sostenibilidad
Un Sol que Nunca se Pone – Reflect Orbital y sus Grandes Planes para Revolucionar la Energía Solar
Solar en Ascenso
La energía solar se está convirtiendo en una de las principales fuentes de energía del mundo debido a su abundancia natural, su naturaleza “libre de combustible” y la ausencia de emisiones de carbono cuando se opera (aunque algunas emisiones pueden ocurrir durante la producción si los paneles no se fabrican con energía verde).
Una de las principales razones de este progreso ha sido la mejora en las tecnologías fotovoltaicas, con la eficiencia de los paneles solares aumentando rápidamente. Y hay más por venir, con paneles bifaciales, perovskita, teluro de cadmio delgado o puntos cuánticos como candidatos para mejorar aún más los paneles solares.
Fuente: Reseña de Energía Limpia
Esto es algo que discutimos con más detalle en “La Era Solar – Un Futuro Brillante para la Humanidad.” En paralelo con la mejora de la eficiencia, los costos de producción también disminuyeron bruscamente, creando el entorno perfecto para que la energía solar sea competitiva contra los combustibles fósiles.
Fuente: News Channel 3
Sin embargo, la energía solar sufre de una debilidad clave. No puede producir energía por la noche. O, para el caso, produce muy poca energía en días nublados.
Esto significa que la energía solar solo puede funcionar como la principal fuente de energía de la humanidad en conjunto con soluciones para aliviar este problema.
Actualmente, las dos principales opciones consideradas son paquetes de baterías masivos para almacenar energía para la noche y días sin sol, y líneas de transmisión de energía a larga distancia para transportar energía desde áreas soleadas y a través de zonas horarias.
El problema es que ambas opciones son bastante costosas y exigentes en términos de recursos.
Es por esto que se está discutiendo otra posibilidad: capturar la energía solar donde brilla las 24 horas y no se ve afectada por el clima, directamente desde la órbita de la Tierra.
Energía Solar Orbital
Lo que hace que los conceptos de energía solar en el espacio sean potencialmente viables hoy en día y en el futuro cercano es la caída de los costos para lanzar materiales a la órbita. Esto fue impulsado en gran medida por la invención de cohetes reutilizables por parte de SpaceX de Elon Musk, que ha dividido el costo por 10 veces ya y podría hacerlo de nuevo en el futuro cercano.
Fuente: Ark Invest
Satélites de Energía
Durante mucho tiempo, la principal estrategia prevista fue instalar paneles fotovoltaicos en grandes matrices de satélites y transmitir la energía de regreso a la superficie con microondas (que no son absorbidas por las nubes).
Fuente: ESA – Agencia Espacial Europea
El problema con esa estrategia es que es bastante compleja en comparación con la energía solar basada en tierra:
- Tierra: recoger luz solar -> convertir DC a AC -> enviar energía a la red.
- Espacio: recoger luz solar -> convertir microondas -> convertir microondas de regreso a electricidad -> convertir DC a AC -> enviar energía a la red.
Estos pasos adicionales requieren más equipo y, por lo tanto, más peso para enviar a la órbita. También significa que se pierde algo de energía en cada paso de conversión entre la luz solar, la energía y las microondas.
Así que, aunque la luz solar es más fuerte e ininterrumpida en la órbita, la pérdida adicional y el costo del equipo podrían hacer que la energía solar orbital no sea mucho más barata que la basada en tierra, incluso si es más confiable.
¿Vender 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 a la órbita. Y, en su lugar, simplemente poner en órbita un espejo gigante que refleje la luz solar hacia la Tierra.
Fuente: Reflect Orbital
Un método como este ya fue probado por el programa espacial ruso en 1990, así que sabemos que funciona técnicamente. La falta de financiamiento en la Rusia postsoviética, las granjas solares aún caras y el costo de lanzamiento a la órbita en ese momento lo hicieron no viable comercialmente en ese momento.
Este concepto tiene varias ventajas clave sobre los diseños de energía solar orbital “tradicionales”:
- Los satélites de energía necesariamente se degradarán con el tiempo. Y, contrario a los paneles solares en la Tierra, no hay un camino realista para reciclarlos, lo que significa que las máquinas complejas y costosas se desperdician completamente al final de su vida útil.
- Los espejos espaciales pueden estar hechos de simple lámina metálica delgada, que es mucho más ligera que los paneles solares fotovoltaicos. Esto reduciría drásticamente los costos de lanzamiento.
La forma en que funcionaría en la práctica es que Reflect Orbital “vendería luz solar” a granjas solares basadas en tierra para que puedan seguir produciendo después del anochecer, cuando los precios de la electricidad son los más altos.
La empresa ya ha realizado una demostración del concepto utilizando un globo aerostático, en parte como un movimiento de marketing para ilustrar el concepto más que como un prototipo real, que requeriría un satélite real en órbita.
¿Qué Tan Serio Es?
Equipo
El cofundador y CEO de la empresa es Ben Novak. Como estudiante universitario de primer año, lideró proyectos de SpaceX que validaron componentes de propulsión de Crew Dragon y trabajó de nuevo en SpaceX más adelante.
El CTO es Tristan Semmelhack, quien fue el ingeniero más joven en Zipline, la empresa líder en entrega de drones.
Quizás más crucial para el posible éxito del prototipo futuro es Robert Salazar, el ingeniero de diseño de heliostatos. Trabajó en el diseño del Escudo Óptico Starshade en el Laboratorio de Propulsión de la NASA; Robert pasó a diseñar heliostatos desplegables ultraligeros para el proyecto Transformers para Entornos Lunares Extremos.
Fuente: NASA
Así que, en general, el equipo parece tener algunas credenciales técnicas serias cuando se trata de proyectos y espejos espaciales. Esto no es solo un equipo de marketing con una idea loca.
Y podemos asumir que la experiencia de Novak en SpaceX podría ayudar a asegurar el acceso a los lanzadores de la empresa en el futuro.
Viabilidad Técnica
Como dijimos antes, esta tecnología ya fue probada en la década de 1990, así que sabemos que puede funcionar. Puede reutilizar mucha 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, hacer superficies reflectantes ultraligeras para el espacio es relativamente fácil, al menos en lo que respecta a los equipos espaciales, que pueden considerarse “fáciles”. Desde el suelo, los reflectores parecerían “mini-soles”.
Fuente: Universidad de Glasgow
Aplicaciones Potenciales
Primera Demostración de Marketing
La empresa está discutiendo en su página web la posibilidad de “reservar un lugar de luz” durante 4 minutos 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) de tamaño que se despliegan en órbita.
En la mayoría de los casos, sería de todos modos más una demostración y una herramienta promocional que un objetivo de generación de energía, con un caso fuerte de que tal aplicación podría ir viral, con la posibilidad de pedir luz solar por la noche con solo hacer clic en una aplicación de smartphone.
Generación de Energía Solar
La primera y más obvia aplicación sería enviar luz a granjas solares a gran escala, especialmente en el mercado de electricidad con precios de pico muy altos en la noche. Cualquier empresa de energía solar espacial necesitará seleccionar cuidadosamente su mercado, teniendo en cuenta la creciente competencia por paquetes de baterías cada vez más baratos.
Otra consideración práctica será elegir la órbita correcta, con tantos clientes como sea posible en el camino de los satélites y sus posibles objetivos de reflexión.
Otra posible aplicación sería aumentar la intensidad solar que golpea las granjas solares en latitudes nórdicas. Por ejemplo, las granjas solares en Canadá o Escandinavia podrían beneficiarse de luz adicional para alcanzar su capacidad máxima, especialmente en invierno cuando la demanda de energía es alta y la intensidad del sol es la más baja.
Luz Artificial para Ciudades
Otra consideración podría ser proporcionar luz para centros urbanos grandes.
Sin embargo, esto podría no ser realmente competitivo con postes de luz más fáciles de operar con células solares integradas y baterías.
Agricultura
Otra actividad que requiere luz es la agricultura a través de la fotosíntesis de las plantas. La iluminación orbital podría proporcionar luz adicional para operaciones agrícolas a gran escala que actualmente utilizan luces LED en sus invernaderos.
Esto solo funcionaría para las granjas más grandes, pero podría tener sentido para algunas regiones con instalaciones de invernaderos masivas, 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 las consideraciones técnicas y económicas, los espejos orbitales también tienen sus críticos.
Un problema que podrían causar es aún más contaminación lumínica que la que experimentamos hoy en día. Especialmente si se convierte en una solución adoptada en masa para manejar el consumo de electricidad en todo el mundo. A largo plazo, esto podría hacer que la astronomía basada en tierra sea completamente imposible.
Otro problema potencial es la perturbación 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 que, los espejos espaciales de Reflect Orbital podrían potencialmente empeorar las cosas.
Invertir en Energía Solar
La producción de energía solar está creciendo constantemente a un ritmo de dos dígitos y será un factor clave para descarbonizar la economía. Todavía tiene un largo camino por recorrer, con la inmensa mayoría de nuestra producción de electricidad global y aún más de nuestra energía total proveniente de combustibles fósiles.
A lo largo de los años, ha sido un sector que ha evolucionado para recompensar a las empresas más grandes, con las economías de escala como un factor clave para poder generar ganancias en un entorno muy competitivo. Con nuevas tecnologías como un posible disruptor de los fabricantes de paneles de polisilicio establecidos.
Los espejos solares también podrían hacer que la energía solar sea aún más atractiva al no solo resolver el problema de los precios de pico en las noches, sino también mejorar la producción de los parques solares existentes, haciéndolos más rentables al aumentar el número de horas en las que producen.
Puedes invertir en empresas solares a través de muchos corredores, y puedes encontrar aquí, en securities.io, nuestras recomendaciones para los mejores corredores en EE. UU., Canadá, Australia, Reino Unido, así como muchos otros países.
Si no estás interesado en seleccionar empresas solares específicas, también puedes buscar ETF como Global X Solar ETF (RAYS), Invesco Solar ETF (TAN), o Global X China Clean Energy ETF (2809.HK) que te proporcionarán una exposición más diversificada para capitalizar la industria solar y de energía limpia.
También puedes leer nuestro artículo sobre las “10 Mejores Acciones de Energía Solar para Invertir”.
Empresas de Energía Solar y Espacio
1. Rocket Lab
(RKLB )
Rocket Lab es uno de los contendientes más serios en el mercado de cohetes reutilizables. La empresa se ha centrado inicialmente en cohetes pequeños, con el sistema de lanzamiento Electron (320 kg de carga útil), que está siendo progresivamente convertido en un cohete parcialmente reutilizable. Hasta ahora, Electron ha desplegado 177 satélites en 44 lanzamientos.
Más adelante, Rocket Lab está buscando crear un cohete reutilizable de tamaño mediano, el Neutron, comparable al Falcon 9 (8,000 kg a LEO en modo completamente reutilizable, 1,500 kg a Marte o Venus). El Neutron estará propulsado por un motor de cohete que quema metano (al igual que Starship), lo que parece convertirse en la tendencia para la próxima generación de cohetes.
La empresa es notable por su proceso de fabricación de satélites completamente integrado verticalmente, lo que le permite optimizar los costos y la velocidad de diseño. Esto ha resultado en múltiples contratos con la NASA y el gobierno de EE. UU., incluyendo un contrato de satélite militar de $515M. Y un contrato civil de $143M para Globalstar.
Rocket Lab también es un importante fabricante de paneles solares para satélites después de sus adquisiciones de 2022 de SolAero Technologies, con más de 1000 satélites alimentados por estos paneles, y 4 MW de células solares fabricadas en total.
Fuente: Rocket Lab
Por ahora, su sistema de lanzamiento depende de proveedores externos, pero una serie de adquisiciones estratégicas deberían cambiar eso, replicando en el sistema de lanzamiento la integración vertical ya lograda en el diseño y fabricación de satélites.
La empresa también está explorando la posibilidad de una constelación de telecomunicaciones LEO para generar ingresos recurrentes. También está contribuyendo a la investigación sobre fabricación en el espacio con Varda Space Industries y inspección de escombros orbitales.
Mientras que SpaceX tuvo el talento empresarial de Elon Musk para desarrollar su tecnología desde cero, Rocket Lab utilizó una mezcla de I+D y adquisiciones para integrar verticalmente la tecnología necesaria. Esto ha demostrado ser muy exitoso en la fabricación de satélites, y ahora están buscando 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 alcanzar a SpaceX, al menos hasta que se construyan masas de conducción y otras infraestructuras en unas pocas décadas.
2. JinkoSolar Holding Co., Ltd.
(JKS )
Jinko es uno de los fabricantes de paneles solares más grandes del mundo, y está basado principalmente en China. Para evitar aranceles, la empresa está diversificando su base de fabricación, con fabricación de obleas de silicio en Vietnam y fabricación de células solares en Malasia y EE. UU.
Fuente: Jinko Solar
En cualquier caso, la empresa no está excesivamente expuesta a los mercados occidentales, con China, Asia Pacífico (APAC) y mercados emergentes que constituyen la mayor parte del negocio de la empresa.
Fuente: Jinko Solar
Jinko ha entregado 230 GW de células solares en la historia de la empresa y 20 GW en el primer trimestre de 2024, en comparación con 14,5 GW solo un año antes.
Esto hace que Jinko sea el número 1 en la industria fotovoltaica.
La célula solar más avanzada de Jinko, el tipo N, logra una eficiencia energéticaremarkablemente alta del 25,8%. También ofrece paneles bifaciales.
En 2023, el tipo N se convirtió en la mayoría de las ventas de Jinko, representando el 80% de todos los envíos, con más capacidad proveniente de la instalación de producción de 56 GW que se espera que alcance su ritmo total para finales de 2024 para constituir el 90% de los envíos a fin de año.
La capacidad de producción total se espera que alcance los 120-130 GW o casi la mitad de la producción acumulada en toda la historia de la empresa.
Buscando mejorar el perfil de su producto, Jinko Solar también lanzó NeoGreen, el primer panel solar del tipo N producido enteramente con energía renovable (en lugar de carbón, comúnmente utilizado en China).
La expansión agresiva de Jinko en la capacidad de producción refleja la confianza de la empresa en su tecnología del tipo N y su ambición de conquistar los mercados de exportación de Asia, África y América del Sur.
Y la perspectiva general de que la energía solar tome el control de los sistemas de energía del mundo, incluyendo quizás espejos solares, aumentando aún más la rentabilidad.
