> Solução Energética (26/03/01)

Força solar coletada no espaço e trazida para a Terra poderia ser uma solução ambientalmente amigável para os crescentes problemas de energia do nosso planeta.

Estamos em dezembro de 2000 e o governador da Califórnia liga um interruptor iluminando a árvore de Natal do estado no gramado da capital. Vinte minutos depois, ele ordena aos ajudantes que puxem a tomada. Por que? Faltas de energia no estado inteiro.

O Secretário de energia americano ordenou que várias companias de energia de outros estados vendessem eletricidade para a Califórnia para evitar blackouts. Mas não é somente com a Califórnia.

Em áreas metropolitadas do país, pede-se que os residentes limitem o consume de energia durante períodos de pico do dia. No último novembro, no meio da mais fechada eleição presidencial da história, Tom Brokay se referiu às faltas de energia como "A Real Luta da Energia."

Então, o que está acontecendo aqui?

"O consumo de energia dos Estados Unidos é quase plano," diz Dr. Neville Marzwell, administrador técnico do programa Conceitos Avançados & Inovações Tecnológicas do Laboratório de Jato-Propulsão da NASA. "Mas, estamos deslicensiando usinas nucleares no país e elas não estão sendo substituídas." Vinte três estados se uniram à Califórnia na desregulamentação da indústria de energia, um passo que está forçando as companhias a olharem mais adiante investindo bilhões na construção de novas usinas elétricas.

Com a população mundial projetada a subir muito e rapidamente para 10 bilhões de pessoas no ano de 2050, eletricidade suficiente para prover necessidades básicas será um grande desafio.

"Precisamos de novas fontes de força elétrica," disse John Mankins, DIretor dos Estudos de Conceitos Avançados no Escrittório de Vôo Espacial na Sede da NASA, "e nós temos estudado as variedades de conceitos de energia solar espacial. Enormes avanços tem sido feitos em muitas relevantes tecnologias nos últimos quinze anos."

Acima: Imagine prover à Terra ou uma base lunar com energia solar aproveitada, ou viajar no espaço sem retornar à Terra para abastecer. Esta é a idéia por trás dos geradores de energia solar no espaço como esta TorreSolar.

O envolvimento da NASA na energia solar espacial, ou SSP, se iniciou depois da proibição do óleo do meio dos anos 70 quando a agência espacial (trabalhando sob a liderança do Departamento de Energia americano) iniciou a estudar alternativas fontes de energia que poderia resultar em menos dependência no óleo estrangeiro.

Os sistemas de energia solar espacial propostos utilizam princípios físicos bem conhecidos - isto é, a conversão de luz solar para eletricidade por meio de células fotovoltaicas. (Você pode ver tais células nos telhados de algumas casas.) Gigantes estruturas consistindo de filas e mais filas em conjuntos de fotovoltaicos (FV) poderiam ser colocados tanto em uma órbita geoestacionária ou na Lua. Um sistema completo iria coletar energia solar no espaço, convetê-la em microondas, e transmitir a radiação de microondas para a Terra onde seria ser captada por uma antena e transformada em eletricidade utilizável.

De acordo com um artigo de abril de 200 no Jornal do Instituto de Pesquisa de Força Elétrica (EPRI), conjuntos fotovoltaicos em órbita geoestacionária na Terra iriam receber, em média, oito vezes mais luz solar do que receberiam na superfície da Terra. Tais conjuntos seriam inalterados por nuvens, poeira atmosférica ou pelo ciclo dia-noite da Terra.

Direita: conjuntos solares espaciais teriam mais exposição ao Sol do que similares no nosso planeta coberto por nuvens.

Quando a idéia foi pela primeira vez proposta há mais de 30 anos atrás, a tecnologia FV ainda estava na sua infância. A taxa de conversão eficiente - a fração da energia incidente do Sol convertida para eletricidade - era de apenas 7 a 9%.

"Nós agora temos a tecnologia para converter a energia solar a uma taxa de 42 a 56%. Mas talvez haja algum jeito de reduzir a área necessária para os conjuntos - concentrando a luz solar.

"Se pode-se concentrar os raios solares através do uso de grandes espelhos ou lentes dimiui-se o custo porque a maior parte do dinheiro vai para os conjuntos FV," dise Marzwell.

Uma desvantagem para concentrar a luz solar é que ela é quente. A radiação focada que não é convertida para eletricidade se torna calor - suficiente para danificar os conjntos se existe em grande excesso. Marzwell e seus colegas no JPL estão estudando jeitos de captar o calor desperdiçado e convertê-lo para eletricidade por meios de processos termo-voltaicos. Camadas especiais nos espelhos e lentes podem também rejeitar porções do espectro do Sol que os conjuntos FV não usam, então reduzindo o excesso de calor.

Esquerda: Quem vai ajuntar e manter um conjunto solar em órbita? Possivelmente robos como estes, em desenvolvimento pela NASA. "Nós não precisamos de humanos para construir mais, exceto para supervisar, " disse Marzwell.

Uma vez a energia solar captada no espaço, o que se faz com ela?

Uma possibilidade pe de converter energia solar armazenada pra radiação de microondas e direcioná-la para uma antena-retificadora, chamada "rectena", em um lugar isolado em terra. A rectena converteria a energia de microondas para força CD (corrente direta). De acordo com Marzwell, os perigos de se estar próximo a microondas seria similar aos perigos de transmissões de telefone celular, fornos de microondas ou linhas de transmissão elétrica de alta potência.

"Há um risco mas você pode reduzí-lo," disse Marzwell. "Você pode colocar estes pequenos receptored no deserto ou nas montanhas longe de áreas populozas."

Laseres estão também sob consideração para direcionar a energia do espaço. Usar laseres iriam eliminas a maior parte dos problemas associados a microondas mas sob um atual tratado com a Rússia, os EUA são proibidos de direcionar laseres de alta potência do espaço exterior.

Apesar de tudo, os aspectos positivos de tal sistema parece exceder em valor os negativos. Energia solar do espaço oferece energia de uma fonte inacabável sem emissões e com impacto ambiental muito pequeno.

De acordo com MArzwell, usando a tecnologia atual um sistema de força solar espacial poderia gerar energia a um custo de 60 a 80 cents por kilowatt-hora. Esta estimativa inclui os custos da construção do primeiro sistema.

"Acreditamos que em 15 a 20 anos poderemos reduzir este custo para 7 a 10 cents por kilowatt hora," disse Marzwell. O preço de mercado hoje é de cerca de 5 a 6 cents por kilowatt-hora.

"Com consolidação e suporte, nós podemos continuar a desenvolver esta tecnologia," disse Marzwell. "Nós oferecemos uma vantagem. Você não precisa de cabos, tubos, ou fios de cobre. Nós podemos lhe enviar como uma ligação de telefone celular - onde você quiser e quando você quiser, em tempo real."

Mankins concordou. Com esforço e recursos, diz, a energia solar espacial - apenas um sonho hoje - poderia se tornar realidade em algumas décadas.

> Traduzido e adaptado com permissão de Science@Nasa. Leia a versão em inglês.