Un Sole che Non Tramonta – I Grandi Piani di Reflect Orbital per Rivoluzionare l’Energia Solare

Solar Rising

Solar energy is becoming one of the world’s major power sources due to its natural abundance, “fuel-free” nature, and no carbon emission when operating (but some during production if the panels are not made with green energy).

Una delle ragioni principali di questo progresso è stata il miglioramento delle tecnologie fotovoltaiche, con l’efficienza dei pannelli solari in rapida crescita. E c’è ancora di più, con pannelli bifacciali, perovskite, film sottili di tellururo di cadmio o quantum dot, tutti candidati a migliorare ulteriormente i pannelli solari.

Fonte: Clean Energy Review

Questo è qualcosa di cui abbiamo discusso più in dettaglio in “The Solar Age – A Bright Future To Mankind.” Parallelamente al miglioramento dell’efficienza, i costi di produzione sono anche diminuiti drasticamente, creando l’ambiente perfetto per rendere il solare competitivo rispetto ai combustibili fossili.

Fonte: News Channel 3

Tuttavia, l’energia solare soffre di una debolezza chiave. Non può produrre energia di notte. O, per quel che conta, produce molto poco nei giorni nuvolosi.

Ciò significa che l’energia solare può funzionare come principale fonte di energia dell’umanità solo in combinazione con soluzioni per alleviare questo problema.

Attualmente, le due opzioni principali considerate sono enormi pacchi di batterie per immagazzinare energia per le serate e i giorni senza sole e linee di trasmissione a lunga distanza per trasportare energia dalle aree soleggiate attraverso i fusi orari.

Il problema è che entrambe le opzioni sono piuttosto costose e richiedono molte risorse.

Questo è il motivo per cui si sta discutendo un’altra possibilità: catturare l’energia solare dove splende 24/7 e non è mai influenzata dal meteo, direttamente dall’orbita terrestre.

Orbital Solar

Ciò che rende i concetti di energia solare spaziale potenzialmente realizzabili oggi e nel prossimo futuro è il crollo dei costi di lancio di materiale in orbita. Questo è stato principalmente guidato dall’invenzione dei razzi riutilizzabili di Elon Musk’s SpaceX (SPCX ), che ha già ridotto i costi di un fattore 10 e potrebbe farlo di nuovo nel prossimo futuro.

Fonte: Ark Invest

Power Satellites

Per molto tempo, la strategia principale immaginata era installare pannelli fotovoltaici in grandi array di satelliti e trasmettere energia alla superficie con microonde (che non vengono assorbite dalle nuvole).

Fonte: ESA – European Space Agency

Il problema di quella strategia è che è piuttosto complessa rispetto al solare a terra:

• Terrestre: raccogliere la luce solare → convertire da DC a AC → inviare energia nella rete.
• Spaziale: raccogliere la luce solare → convertire in microonde → riconvertire le microonde in elettricità → convertire da DC a AC → inviare energia nella rete.

Questi molti passaggi aggiuntivi richiedono più attrezzature e, quindi, più peso da inviare in orbita. Significa anche che parte dell’energia si perde ad ogni conversione tra luce solare, potenza e microonde.

Quindi, mentre la luce solare è più forte e ininterrotta in orbita, le perdite aggiuntive e i costi dell’equipaggiamento potrebbero rendere il solare orbitale non molto più economico rispetto a quello a terra, anche se è più affidabile.

Selling Sunlight?

Un altro approccio è considerato da una startup chiamata Reflect Orbital.

L’idea è saltare il passaggio di portare pannelli solari e trasmettitori a microonde in orbita. E invece, mettere in orbita un enorme specchio che riflette la luce solare verso la Terra.

Fonte: Reflect Orbital

Questo metodo è già stato testato dal programma spaziale russo nel 1990, quindi sappiamo che funziona tecnicamente. Il breve finanziamento nella Russia post‑Unione Sovietica, i costi ancora elevati dei parchi solari e il costo del lancio orbitale all’epoca lo rendevano non commercialmente fattibile.

Questo concetto ha alcuni vantaggi chiave rispetto ai design “tradizionali” di solare orbitale:

• I satelliti di potenza si degradano inevitabilmente nel tempo. E, a differenza dei pannelli solari sulla Terra, al momento non esiste un percorso realistico per il riciclo, il che significa che macchinari costosi e complessi sono completamente sprecati alla fine della loro vita utile.
• Gli specchi spaziali possono essere realizzati con una semplice pellicola metallica sottile, molto più leggera dei pannelli fotovoltaici. Questo ridurrebbe drasticamente i costi di lancio.

Il modo in cui funzionerebbe in pratica è che Reflect Orbital “venderebbe luce solare” ai parchi solari a terra così da poter continuare a produrre dopo il tramonto, quando i prezzi dell’elettricità sono più alti.

L’azienda ha già realizzato una demo del concetto usando un pallone aereo caldo, in parte come mossa di marketing per illustrare il concetto più che come vero prototipo, che richiederebbe un vero satellite in orbita.

How Serious Is It?

Team

Il co‑fondatore e CEO dell’azienda è Ben Novak. Come studente al primo anno di università, ha guidato progetti SpaceX per la validazione dei componenti di propulsione del Crew Dragon e ha lavorato nuovamente in SpaceX in seguito.

Il CTO è Tristan Semmelhack, che è stato il più giovane ingegnere di Zipline, la principale azienda mondiale di consegne con droni.

Forse più cruciale per il potenziale successo del futuro prototipo è Robert Salazar, l’Ingegnere di Progettazione Heliostat. Ha lavorato alla progettazione dello Scudo Ottico di Starshade al Jet Propulsion Laboratory della NASA; Robert ha poi progettato heliostati ultraleggeri deployabili per il progetto Transformers for Lunar Extreme Environments.

Fonte: NASA

Quindi, nel complesso, il team sembra avere credenziali tecniche serie per quanto riguarda progetti spaziali e specchi spaziali. Non è solo un team di marketing con un’idea folle.

E possiamo presumere che l’esperienza di Novak in SpaceX possa aiutare a garantire l’accesso ai lanciatori dell’azienda in futuro.

Technical Feasibility

Come detto prima, questa tecnologia è già stata testata negli anni ’90, quindi sappiamo che può funzionare. Può riutilizzare molta della ricerca fatta negli anni su vele solari, antenne gonfiabili e pieghe origami per massimizzare l’efficienza del lancio di pannelli solari e fogli riflettenti.

In generale, realizzare superfici riflettenti ultraleggere per lo spazio è relativamente semplice, almeno per quanto riguarda l’equipaggiamento spaziale. Dal suolo, i riflettori apparirebbero come “mini‑sole”.

Fonte: University Of Glasgow

In uno studio del 2022 intitolato “Enhancing solar energy generation and usage: Orbiting solar reflectors as an alternative to energy storage,” i riflettori erano ipotizzati come una costellazione di trenta riflettori da 1 km di diametro, ciascuno con una vita di 20 anni e un peso di circa 7 860 kg.

Il costo di approvvigionamento sarebbe di 375 $/kg, ovvero 3 M$ per riflettore e 90 M$ per l’intera costellazione. Questo sarebbe sufficiente a generare un’illuminazione aggiuntiva pari a 100 MWh di produzione di energia.

Economic Viability

Nello stesso studio, gli scienziati hanno poi usato un costo di lancio di 1 400 $/kg, cioè il costo per il lancio di un satellite Falcon Heavy nel 2018. Vale la pena notare che entro il 2023 questo costo di lancio era già sceso sotto la soglia dei 1 000 $, e ciò prima dell’arrivo del SpaceX Starship, che è molto più grande e, in teoria, molto più economico.

In questa analisi, i ricercatori calcolano che nelle condizioni attuali il progetto non riuscirebbe a generare profitto. Hanno persino calcolato i costi di lancio necessari perché gli specchi orbitali raggiungano il pareggio in diverse condizioni di mercato:

La condizione di mercato 1 ha prezzi dell’elettricità relativamente stabili durante il giorno, con l’India usata come esempio. In questo caso, i costi di lancio per il pareggio devono essere 257 $/kg.

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

La condizione di mercato 2 ha variazioni di prezzo estreme tra i momenti della giornata, con la California usata come esempio. In questo caso, i costi di lancio per il pareggio devono essere “solo” 558 $/kg.

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

Potential Applications

First Marketing Demonstration

L’azienda sta discutendo sul suo sito web la possibilità di “prenotare un punto di luce” per 4 min su 5 km, con disponibilità limitata a partire dal Q4 2025.

Ciò sarebbe realizzato con satelliti che peseranno solo 35 libbre (16 kg) ciascuno e saranno dotati di specchi in Mylar di 33 ft per 33 ft (9,9 m per 9,9 m) che si dispiegano in orbita.

Nella maggior parte dei casi, sarà comunque più una dimostrazione e uno strumento promozionale che un vero generatore di energia, con un forte caso che tale applicazione possa diventare virale, con la possibilità di chiedere luce solare di notte con un click su un’app per smartphone.

Solar Power Generation

La prima e più ovvia applicazione sarebbe inviare luce a grandi parchi solari, soprattutto nei mercati elettrici con prezzi di picco molto alti la sera. Qualsiasi azienda di solare spaziale dovrà selezionare attentamente il proprio mercato tenendo presente la crescente concorrenza di pacchi batteria sempre più economici.

Un’altra considerazione pratica sarà la scelta dell’orbita giusta, con il maggior numero possibile di clienti lungo il percorso dei satelliti e il loro potenziale target di riflessione.

Un altro possibile caso d’uso sarebbe aumentare l’intensità solare che colpisce i parchi solari nelle latitudini nordiche. Per esempio, i parchi solari in Canada o Scandinavia potrebbero beneficiare di luce extra per raggiungere la loro capacità massima, soprattutto in inverno quando la domanda di energia è alta e l’intensità del sole è al minimo.

Artificial City Light

Un’altra considerazione potrebbe essere fornire illuminazione urbana a grandi centri urbani.

Tuttavia, questo potrebbe non essere competitivo rispetto a pali luminosi più semplici da gestire con celle solari integrate e batterie.

Farming

Un’altra attività che richiede luce è l’agricoltura tramite fotosintesi delle piante. L’illuminazione orbitale potrebbe fornire luce extra per operazioni agricole su larga scala che attualmente usano luci a LED nelle serre.

Questo funzionerebbe solo per le fattorie più grandi, ma potrebbe avere senso per alcune regioni con enormi installazioni di serre, come, ad esempio, i Paesi Bassi o il Sud della Spagna.

Un’altra opzione potrebbe essere illuminare le regioni nordiche in inverno, dove la stagione di crescita è molto breve. Questo potrebbe anche essere, in generale, un’opzione per il satellite di vendere la luce riflessa in aree senza sufficiente domanda da parte dei parchi solari.

Orbital Mirrors Limitations

Oltre alle considerazioni tecniche ed economiche, gli specchi orbitali hanno anche i loro critici.

Un problema che potrebbero causare è un inquinamento luminoso ancora maggiore rispetto a quello che sperimentiamo oggi. Specialmente se diventasse una soluzione adottata su larga scala per gestire i picchi di consumo elettrico in tutto il mondo. A lungo termine, ciò potrebbe rendere impossibile l’astronomia basata a terra.

Un altro potenziale problema è la perturbazione degli ecosistemi naturali. Sappiamo già che l’inquinamento luminoso delle luci cittadine può disturbare gli animali notturni, i pattern migratori e le popolazioni di insetti. Quindi, gli specchi spaziali di Reflect Orbital potrebbero potenzialmente peggiorare la situazione.

Investing In Solar Power

La produzione di energia solare sta crescendo costantemente a un tasso a doppia cifra e sarà un motore chiave per decarbonizzare l’economia. Ha ancora molta strada da fare, poiché la stragrande maggioranza della nostra produzione globale di elettricità e, ancor più, dell’energia totale proviene ancora da combustibili fossili.

Negli anni, è un settore che si è evoluto premiando le più grandi aziende, con le economie di scala un fattore chiave per generare profitto in un ambiente molto competitivo. Ovviamente, nuove tecnologie potrebbero rappresentare un potenziale disruptor per i produttori di pannelli polisilicati consolidati.

Gli specchi solari potrebbero rendere il solare ancora più attraente non solo risolvendo il problema dei prezzi di picco la sera, ma anche migliorando la produzione dei parchi solari esistenti, rendendoli più redditizi aumentando il numero di ore in cui producono.

Puoi investire in aziende solari attraverso molti broker, e qui su securities.io trovi le nostre raccomandazioni per i migliori broker negli USA, Canada, Australia, Regno Unito, e molti altri paesi.

Se non sei interessato a scegliere specifiche aziende solari, puoi anche considerare ETF come Global X Solar ETF (RAYS), Invesco Solar ETF (TAN), o Global X China Clean Energy ETF (2809.HK) che forniscono un’esposizione più diversificata per capitalizzare sull’industria solare e dell’energia pulita.

Puoi anche leggere il nostro articolo sui “Top 10 Solar Power Stocks to Invest In”.

Solar & Space Companies

1. Rocket Lab

Rocket Lab (RKLB ) è uno dei concorrenti più seri nel mercato dei razzi riutilizzabili. L’azienda si è inizialmente concentrata su piccoli razzi, con il sistema di lancio Electron (320 kg di carico), che sta progressivamente diventando un razzo parzialmente riutilizzabile. Finora, Electron ha messo in orbita 177 satelliti in 44 lanci.

Successivamente, Rocket Lab sta valutando la creazione di un razzo riutilizzabile di media dimensione, il Neutron, comparabile al Falcon 9 (8 000 kg in LEO in modalità totalmente riutilizzabile, 1 500 kg verso Marte o Venere). Il Neutron sarà alimentato da un motore a metano (come Starship), che sembra diventare la tendenza per la prossima generazione di razzi.

L’azienda è notevole per il suo processo di produzione di satelliti completamente integrato verticalmente, che le consente di ottimizzare costi e velocità di progettazione. Ciò ha portato a numerosi contratti con NASA e il governo USA, inclusi un contratto militare da 515 M$ per satelliti. E un contratto civile da 143 M$ per Globalstar.

Rocket Lab è anche un importante produttore di pannelli solari per satelliti dopo le sue acquisizioni del 2022 di SolAero Technologies, con oltre 1 000 satelliti alimentati da questi pannelli, e un totale di 4 MW di celle solari prodotte.

Fonte: Rocket Lab

Per ora, il suo sistema di lancio dipende da fornitori esterni, ma una serie di acquisizioni strategiche dovrebbe cambiare la situazione, replicando nel sistema di lancio l’integrazione verticale già raggiunta nella progettazione e produzione dei satelliti.

L’azienda sta anche valutando la possibilità di una costellazione LEO di telecomunicazioni per generare ricavi ricorrenti. Contribuisce inoltre alla ricerca su produzione in spazio con Varda Space Industries e ispezione dei detriti orbitali.

Mentre SpaceX ha avuto il talento imprenditoriale di Elon Musk per sviluppare la sua tecnologia da zero, Rocket Lab ha usato una combinazione di R&D e acquisizioni per integrare verticalmente la tecnologia necessaria. Questo si è dimostrato molto efficace nella produzione di satelliti, e ora l’azienda sta cercando di replicare questa strategia per i razzi riutilizzabili.

Considerando il flusso di cassa esistente dalla produzione di satelliti & i successi di Electron, Rocket Lab è un buon candidato per raggiungere SpaceX, almeno finché non saranno costruiti mass driver e altre infrastrutture tra qualche decennio.

2. JinkoSolar Holding Co., Ltd.

Jinko è uno dei più grandi produttori di pannelli solari al mondo, con sede principalmente in Cina. Per evitare dazi, l’azienda sta diversificando la sua base produttiva, con la produzione di wafer di silicio in Vietnam e la produzione di celle solari in Malesia e negli USA.

Fonte: Jinko Solar

In ogni caso, l’azienda non è eccessivamente esposta ai mercati occidentali, con Cina, Asia Pacifica (APAC) e mercati emergenti che costituiscono la maggior parte del business.

Fonte: Jinko Solar

Jinko ha consegnato 230 GW di celle solari nella storia dell’azienda e 20 GW nel primo trimestre 2024, rispetto a 14,5 GW solo un anno prima.

Questo rende Jinko il numero 1 nell’industria fotovoltaica.

La cella solare più avanzata di Jinko, la N‑type, raggiunge un’efficienza energetica notevolmente alta del 25,8 %. Offre anche pannelli bifacciali.

Nel 2023, la N‑type ha conquistato la maggior parte delle vendite di Jinko, rappresentando l’80 % di tutte le spedizioni, con più capacità proveniente dall’impianto di produzione da 56 GW previsto per raggiungere la piena velocità entro la fine del 2024 per arrivare al 90 % delle consegne entro la fine dell’anno.

La capacità di produzione totale dovrebbe raggiungere 120‑130 GW, quasi la metà della produzione cumulativa dell’azienda in tutta la sua storia.

Per rendere più verde il profilo del suo prodotto, Jinko Solar ha anche lanciato NeoGreen, il primo pannello solare N‑type prodotto interamente con energia rinnovabile (invece del carbone, comunemente usato in Cina).

La crescita ultra‑aggressiva di Jinko nella capacità produttiva riflette la fiducia dell’azienda nella sua tecnologia N‑type e l’ambizione di conquistare i mercati di esportazione di Asia, Africa e Sud America.

E la prospettiva complessiva che l’energia solare prenda il controllo dei sistemi energetici mondiali, inclusi forse gli specchi solari, aumenterebbe ulteriormente la redditività.