Encare racionalmente o calor fotovoltaico espacial

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O repórter do jornal Yin Gaofeng e Xiang Yantao

Desde o início deste ano, a energia solar espacial tornou-se o foco duplo de tecnologia e capital em todo o mundo. Desde os grandiosos planos de energia espacial que os países estão a desenvolver, até à crescente demanda rígida de eletricidade provocada pela explosão da indústria espacial comercial, e o fervor do mercado de capitais, múltiplas forças interagem e ressoam, levando essa forma de energia para os holofotes.

Quais são as atuais rotas tecnológicas da energia solar espacial? Qual é o seu verdadeiro nível de comercialização? Diante do calor avassalador, como deve a indústria manter-se sóbria? Vários especialistas entrevistados afirmaram que, para que a energia solar realmente alcance uma “coleta de lua” em grande escala, sua base ainda reside na maturidade e fiabilidade da tecnologia, bem como na acessibilidade dos custos.

A indústria está a aproveitar a onda

A energia solar espacial refere-se à utilização da tecnologia solar fotovoltaica em ambientes extraterrestres, como órbitas espaciais e na Lua, para obter energia, transmitindo eletricidade para a Terra de forma sem fio, ou alimentando satélites em órbita, estações espaciais, centros de dados espaciais e outras instalações.

Na verdade, para o campo aeroespacial, a energia solar não é uma novidade, sendo que ambos têm uma longa história em conjunto. Já em 1958, o satélite “Vanguard 1” dos EUA foi o primeiro a levar células solares para o espaço, iniciando a história da aplicação da tecnologia fotovoltaica no espaço; na década de 1980, o satélite chinês “Dongfanghong 4” também utilizou um array rígido de células solares para fornecimento de energia, estabelecendo a base inicial da energia solar na exploração espacial da China.

O que realmente acendeu esta onda recente é o crescimento explosivo da indústria espacial comercial nos últimos anos, que forneceu a demanda mais direta para a energia solar espacial. A construção de constelações de satélites em órbita baixa acelerou-se significativamente, com a demanda de aplicações em comunicações, sensoriamento remoto e navegação a ser continuamente liberada. Ao mesmo tempo, o custo de lançamento de foguetes comerciais caiu drasticamente, e a capacidade de inserção em órbita aumentou significativamente, tornando uma vida útil mais longa em órbita e missões de carga mais complexas uma norma, gerando uma demanda sem precedentes por sistemas de fornecimento de energia estáveis, eficientes e duradouros, fazendo com que a energia solar espacial se posicione na vanguarda da indústria.

De uma perspectiva mais ampla, a intersecção da indústria espacial comercial com a computação espacial está a abrir um mercado vasto e sem precedentes para a indústria fotovoltaica. Um técnico de uma empresa aeroespacial afirmou que os satélites do futuro não serão apenas “para tirar fotos e transmitir dados”, mas sim semelhantes a “centros de dados no espaço”, encarregados de tarefas como treinamento de modelos de IA em órbita, computação de borda de baixa latência, cargas úteis de alta energia e computação colaborativa em larga escala, todas exigindo um fornecimento de energia disruptivo.

Em 2025, vários avanços-chave tornar-se-ão pontos de viragem para o desenvolvimento da energia solar espacial: a “Engenharia do Sol” da China realizará a transmissão de eletricidade sem fio da órbita a 36.000 km para a Terra e acenderá lâmpadas, com a eficiência da geração de energia em órbita a alcançar 8,6 vezes a da superfície; diversos foguetes reutilizáveis completarão a verificação de tecnologias-chave.

“O facto de a energia solar espacial ter se tornado um tema quente não é acidental, o núcleo é o resultado da sobreposição de ‘avanços tecnológicos + especulação de capital + expectativas políticas’,” disse Zheng Tianhong, analista sénior de fotovoltaicos da Shanghai Metals Market.

A comercialização é um caminho repleto de obstáculos

Especialistas da indústria explicam que as condições extremas de temperatura, forte radiação e alto vácuo no espaço impõem requisitos extremamente rigorosos para o fornecimento de energia, e a especificidade das missões espaciais exige que o fornecimento de energia tenha estabilidade e fiabilidade a longo prazo. A energia solar espacial ainda enfrenta enormes desafios para uma comercialização bem-sucedida.

No meio do fervor conceitual, o consenso na indústria torna-se cada vez mais claro: a tecnologia global de energia solar espacial ainda está na fase inicial de exploração e validação, longe de estabelecer uma rota tecnológica dominante.

Atualmente, as principais rotas tecnológicas da energia solar espacial incluem células de arseniato de gálio de três junções, junção heterogênea tipo P e células em camadas de perovskita. Dados públicos mostram que, já em 2000, as células de arseniato de gálio de três junções foram utilizadas em lançamentos de satélites, embora a eficiência de geração de energia possa alcançar 30%, o custo chega a 1000 yuan/W, sendo utilizadas apenas por forças armadas e satélites de alta gama.

“A quebra tecnológica reduziu o limiar de viabilidade da comercialização, essa é a razão mais crucial.” Zheng Tianhong analisou que, no passado, a energia solar espacial dependia de células de arseniato de gálio caras, com um custo por watt extremamente alto, enquanto a aplicação da tecnologia de células de junção heterogênea tipo P reduziu significativamente o custo teórico da energia solar espacial, diminuindo drasticamente o custo de implantação de satélites, fazendo com que a energia solar espacial passasse de um “conceito de ficção científica” para um “realidade”.

Qi Haishen, CEO da Yingkou Jincheng Machinery Co., Ltd., explicou que os satélites comerciais geralmente têm um tamanho menor, e os requisitos de durabilidade e qualidade fotovoltaica não coincidem totalmente com os de satélites militares ou de uso especial, o que proporciona espaço prático para rotas tecnológicas com custos mais controláveis.

Vários especialistas da indústria acreditam que as células de junção heterogênea tipo P, nas tecnologias de produção em massa existentes, atingiram um equilíbrio relativo entre eficiência, leveza e resistência à radiação, podendo se tornar uma opção importante na fase de transição da comercialização.

Embora as perspectivas sejam boas, os desafios permanecem. Um pesquisador de uma empresa fotovoltaica confessou que qualquer nova tecnologia precisa passar por validações rigorosas em condições espaciais, e o processo de produção de baixo custo ainda precisa se desenvolver. Atualmente, após longas validações em órbita, as células de arseniato de gálio com alta fiabilidade continuam a ser a escolha dominante para muitas missões. A produção de energia solar espacial ainda se baseia em pequenos lotes e customização; para alcançar uma verdadeira comercialização, é necessário estabelecer uma capacidade de produção em massa estável, uma cadeia de suprimentos padronizada e um sistema de controle de qualidade em todo o processo.

O diretor do Instituto de Pesquisa Solar da Universidade Jiao Tong de Xangai, Shen Wenzhong, também adota uma atitude cautelosa. Ele acredita que o conceito atual de energia solar espacial é mais um tema de rotação de capital, e a fotovoltaica de silício eficiente ainda pertence à tecnologia de ponta; os próximos 3 a 5 anos podem estar na fase de incubação do conceito, e pode ser necessário de 8 a 10 anos para cultivar um novo polo de crescimento.

“Independentemente da rota tecnológica, o verdadeiro avanço em direção à implementação depende de um pré-requisito: uma capacidade de fabricação eficiente e replicável e um sistema de validação de fiabilidade a longo prazo,” disse Liu Yiyang, Secretário Executivo da Associação Chinesa da Indústria Fotovoltaica.

Ações de empresas listadas em antecipação

Diante deste novo mar azul de potencial ilimitado da energia solar espacial, as empresas listadas na cadeia industrial já iniciaram um planejamento de antecipação e um esforço técnico.

A Longi Green Energy Technology Co., Ltd. já colaborou com instituições de pesquisa aeroespacial para estabelecer um laboratório de experimentação de energia do futuro em 2022, comprometendo-se a promover o desenvolvimento e a validação espacial de tecnologias fotovoltaicas avançadas.

A Suzhou Zhonglai Photovoltaic New Materials Co., Ltd. declarou na plataforma de interação com investidores que a empresa tem produtos de fundo em desenvolvimento para a adaptação da embalagem de módulos fotovoltaicos espaciais. Atualmente, estão em contínuo desenvolvimento produtos de células em camadas de perovskita e silício cristalino, que esperam ser aplicados em cenários diversificados, incluindo o espaço.

Recentemente, a Hainan Junda New Energy Technology Co., Ltd. (doravante denominada “Junda”) investiu na participação da Shanghai Xingyi Xinneng Technology Co., Ltd., com o objetivo de aproveitar as oportunidades de desenvolvimento da rede de satélites de órbita baixa e da indústria de computação espacial global. No entanto, um responsável da Junda também alertou que os produtos na área da energia solar espacial têm um alto grau de personalização e um ciclo de validação longo, e os negócios relacionados ainda estão na fase de pesquisa e validação técnica, e os produtos colaborativos também precisam ser validados em órbita.

Qi Haishen declarou que é necessário ter uma visão racional sobre o fervor da energia solar espacial; embora o mercado seja grande, a liberação da capacidade de produção é gradual. Comparado às centrais fotovoltaicas em terra, a energia solar espacial tem uma maior demanda por novos materiais de embalagem, materiais resistentes à radiação, e também apresenta requisitos mais altos para processos e equipamentos relacionados, sendo tudo isso necessário para estabelecer uma operação de baixo custo. A tendência futura do desenvolvimento da energia solar espacial é, sob a premissa de atender à demanda de eletricidade dos satélites, continuar a melhorar a estabilidade do desempenho dos produtos e reduzir ainda mais os custos.

Voltado para a exploração energética em direção às estrelas, deve-se basear na tecnologia e navegar com racionalidade. “Atualmente, a especulação de curto prazo supera a implementação real; a longo prazo, a energia solar espacial possui seu valor estratégico, não é completamente um ‘castelo no ar’,” disse Zheng Tianhong, acrescentando que, por um lado, a energia solar espacial pode resolver os problemas de intermitência e regionalidade da energia solar terrestre, fornecendo eletricidade ininterrupta 24 horas por dia, o que tem uma importância estratégica significativa para a transição energética global; por outro lado, a energia solar espacial ainda enfrenta muitos gargalos, como baixa eficiência de transmissão de micro-ondas, dificuldade de implantação em larga escala, altos investimentos financeiros e a necessidade de tempo para que ocorram avanços tecnológicos. Portanto, é necessário ter uma visão racional sobre o fervor da energia solar espacial, prestando atenção tanto ao seu potencial a longo prazo quanto aos riscos da especulação de curto prazo.

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Editor: Gao Jia