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Pannelli fotovoltaici in orbita geostazionaria per inviare elettricità dal Sole alla Terra: un piano tecnologico destinato a rivoluzionare il settore
(Illustrazione: Andreas Treuer)
Non è più un’idea da romanzo di fantascienza: produrre energia solare nello spazio e trasmetterla sulla Terra sta diventando una prospettiva concreta. L’Agenzia Spaziale Europea (ESA) guida il progetto SOLARIS, un programma nato nel 2023 con un obiettivo ambizioso: valutare entro la fine del 2025 la fattibilità tecnica, politica ed economica di centrali fotovoltaiche in orbita geostazionaria. L’intento è garantire un approvvigionamento energetico costante, indipendente dalle condizioni atmosferiche e dal ciclo giorno-notte, aprendo una nuova era nella transizione ecologica.
Il concetto di energia solare spaziale non è nuovo: già nel 1958 il satellite statunitense Vanguard I montava un minuscolo pannello fotovoltaico da meno di un Watt, sufficiente ad alimentare una radio trasmittente. Oggi, la Stazione Spaziale Internazionale dispone di oltre 400 metri quadrati di pannelli, capaci di generare centinaia di migliaia di volte l’energia di quel primo esperimento. La differenza è che ora l’obiettivo non è alimentare apparecchiature in orbita, ma trasferire quell’energia verso il nostro pianeta.
(Illustrazione: ESA)
Come funziona una centrale solare nello spazio
Il cuore dell’idea è semplice nella teoria, ma complesso nell’esecuzione. Si tratta di collocare enormi pannelli solari in orbita geostazionaria, a circa 36.000 chilometri dalla Terra, dove resterebbero costantemente esposti alla luce solare. Questa posizione consente di catturare energia quasi ininterrottamente, con solo brevi pause durante gli equinozi, quando la Terra proietta un cono d’ombra.
I pannelli previsti non sono quelli tradizionali in silicio utilizzati negli impianti terrestri. Sono dispositivi multigiunzione, formati da più strati di semiconduttori diversi, come l’arseniuro di indio o di gallio, in grado di assorbire più porzioni dello spettro solare e convertire una maggiore quantità di energia. Le attuali versioni spaziali hanno un’efficienza intorno al 30 per cento, ma le proiezioni dell’ESA indicano che entro dieci anni potrebbero raggiungere il 40 per cento, ben oltre il 21-22 per cento dei pannelli commerciali a terra.
La trasmissione dell’energia avverrebbe tramite microonde dirette verso grandi antenne riceventi a Terra, che le convertirebbero nuovamente in elettricità. Non si tratta di un’ipotesi mai testata: nel 2023, il California Institute of Technology ha dimostrato per la prima volta la fattibilità della trasmissione di energia solare dallo spazio, riuscendo ad accendere due luci LED tramite un satellite sperimentale. Ma scalare questo principio per alimentare intere città è la sfida dei prossimi anni.
La roadmap: dal prototipo al megaWatt in cielo
Il primo traguardo di SOLARIS è fissato per la fine del 2025: l’ESA dovrà decidere se procedere alla fase di sviluppo, basandosi sui risultati degli studi tecnici, economici e politici condotti dal 2023. Se la valutazione sarà positiva, entro il 2030 si punta a lanciare in orbita il primo impianto da 1 megaWatt, completamente assemblato e capace di estendersi automaticamente nello spazio.
Le fasi successive prevedono un incremento progressivo della capacità. Tra il 2040 e il 2045 potrebbero essere operative centrali standard da 1 gigaWatt ciascuna, equivalenti a una grande centrale nucleare, ma con un vantaggio cruciale: nello spazio, quell’impianto produrrebbe fino a sette volte più energia rispetto a un pari impianto a Terra, operando 24 ore su 24.
Nicola Rossi, responsabile innovazione di Enel, partner industriale del progetto, ha spiegato:
“Contribuiamo alla definizione di modelli di business, al dimensionamento degli impianti e all’identificazione delle aree di ricezione a Terra. La roadmap europea punta a 1 MW in orbita entro il 2030 e 100 MW entro il 2035, con l’obiettivo di rendere la tecnologia competitiva entro metà secolo”.
(Illustrazione: ESA)
Sfide tecnologiche e sostenibilità economica
Portare una centrale solare nello spazio non è impresa da poco. Un impianto da 1 gigaWatt avrebbe un peso stimato di circa 11.000 tonnellate e richiederebbe un centinaio di lanci per essere assemblato in orbita. I costi sono ancora molto elevati, e la sostenibilità economica dipenderà in larga parte dall’efficienza della trasmissione energetica: l’obiettivo è superare il 90 per cento, una soglia necessaria per rendere l’energia competitiva rispetto alle fonti rinnovabili terrestri.
Dal lato ambientale, l’ESA sottolinea come il fotovoltaico spaziale non sostituirà le fonti terrestri, ma le integrerà.
“La crisi climatica impone soluzioni alternative per raggiungere la neutralità carbonica e, se attuato, lo space-based solar power potrebbe dare un contributo già dai primi Anni 30”,
dichiarò Sanjay Vijendran, ex responsabile del programma SOLARIS.
Un altro elemento critico riguarda la sicurezza: la trasmissione a microonde deve essere sicura per l’ambiente e per le persone. Le frequenze e la densità di potenza saranno studiate in modo da evitare impatti sulla fauna o sull’aviazione, adottando rigidi protocolli di controllo.
Se approvato, gran parte della ricerca tecnologica, dei test e delle validazioni di sistemi (pannelli orbitali, trasmissione di energia via microonde o laser, interfacce satelliti–Terra) del programma SOLARIS verrebbe coordinata o comunque supportata proprio dall’ESTEC (lo European Space Research and Technology Centre), con sede a Noordwijk nei Paesi Bassi: si tratta del principale centro tecnico dell’Agenzia Spaziale Europea, dove lavorano ingegneri, ricercatori e tecnologi che supportano lo sviluppo e la verifica di satelliti, infrastrutture orbitali e nuove tecnologie.
(Illustrazione: ENEL)
Molti impatti anche per il fotovoltaico terrestre
Uno degli aspetti più promettenti di SOLARIS riguarda le ricadute tecnologiche per il fotovoltaico “tradizionale”. I pannelli multigiunzione sviluppati per lo spazio, se prodotti in scala industriale, potrebbero ridurre drasticamente i costi e aumentare l’efficienza degli impianti terrestri. In un primo momento, queste tecnologie troverebbero applicazione in contesti domestici o industriali ad alta intensità energetica, per poi diffondersi su larga scala.
L’Agenzia Spaziale Europea e i suoi partner industriali vedono in questo progetto un doppio risultato: fornire un contributo significativo alla transizione energetica e stimolare la filiera tecnologica europea, rafforzando l’autonomia strategica dell’Unione in un settore oggi dominato da player extraeuropei.
Un crocevia decisivo per l’avvenire dell’Europa
La fine del 2025 sarà un momento chiave: il Consiglio Ministeriale dell’ESA dovrà decidere se finanziare la fase di sviluppo su larga scala, integrando SOLARIS nella Strategia Spaziale Europea 2040. L’eventuale via libera segnerebbe l’inizio di una delle più ambiziose imprese ingegneristiche mai tentate in Europa, con implicazioni che vanno ben oltre il settore energetico.
Se il progetto dovesse realizzarsi secondo la roadmap, entro due decenni potremmo assistere alla nascita di un’infrastruttura orbitale capace di fornire energia continua e rinnovabile su scala continentale. Un traguardo che non solo contribuirebbe agli obiettivi climatici, ma ridefinirebbe il ruolo dell’Europa nello scenario tecnologico globale.
SOLARIS dell’ESA, l’energia solare dallo spazio per l’Europa del futuro
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