¿Podrían los satélites basados ​​en el espacio impulsar minas remotas?

Muchas tecnologías basadas en el espacio todavía están buscando su «aplicación asesina», lo que hacen mejor que cualquier otra cosa y las hace indispensables para cualquiera que necesite tener esa aplicación para resolver un problema. En este punto del desarrollo de la humanidad, la mayoría de esas aplicaciones asesinas implicarán resolver un problema en la Tierra. Los satélites de energía solar basados ​​en el espacio son sin duda una de esas tecnologías.

Tienen el potencial de transformar fundamentalmente la industria energética aquí en la Tierra. Pero necesitan esa «aplicación asesina» para que la gente se interese en invertir en ellos. Un estudio de un grupo de investigadores de la Escuela de Minas de Colorado analizó un posible caso de uso: alimentar sitios mineros remotos que no están conectados a ninguna red eléctrica. Desafortunadamente, incluso en esos extremos, los satélites de energía solar aún no son lo suficientemente económicos como para justificar la inversión.

A primera vista, las minas remotas serían un excelente candidato para ser alimentadas por un satélite de energía solar. Muchos no están cerca de una conexión a la red eléctrica, y sería demasiado costoso instalar líneas eléctricas directamente allí. Por lo general, transportan combustible diesel en camiones para hacer funcionar generadores gigantes, lo cual es costoso, cuesta hasta diez veces más que la electricidad típica de una mina conectada a la red. En parte, eso se debe a que es difícil llegar a ellas, especialmente en las partes más traicioneras del hemisferio norte, donde a veces solo se puede acceder a las minas por caminos de hielo.

Una mina típica usa alrededor de 20 MW de energía para operar y, por lo general, paga un acuerdo de compra de energía (PPA) a un proveedor de energía que proporciona los generadores o alguna otra forma de energía. La energía eólica y solar son dos alternativas posibles, pero son demasiado intermitentes para proporcionar energía constante, especialmente en las latitudes en las que se encuentran la mayoría de las minas. Como tal, muchos operadores de minas estarían abiertos a una alternativa.

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Pero, como ocurre con tanta tecnología, todo se reduce al costo. En promedio, una mina típica paga $0,30 por kWh de operación, por lo que, en el mejor de los casos, ese es el precio al que tendría que estar al menos cerca un satélite de energía. Sin embargo, podría haber cierto margen de maniobra, ya que un operador de mina podría querer parecer más «ecológico» al no quemar miles de galones de combustible diésel, por lo que podría considerar seriamente un satélite de energía que pueda proporcionar energía a un precio ligeramente superior. precio.

Entonces, ¿cuánto cuesta la energía de un satélite de energía? Dado que todavía no hay uno en funcionamiento, es difícil juzgar, pero los investigadores basaron sus cálculos en una propuesta presentada por John Mankins llamada sistema SPS-ALPHA 18. Como su nombre lo indica, proporciona 18 MW de potencia, convenientemente cerca del caso de uso promedio de una mina remota típica. También se detalla en un artículo que escribió Mankins y en un próximo libro que explica una versión actualizada. Dado que ese libro no se publicó en el momento de escribir el artículo, sus cálculos se basan en la plataforma satelital original (supuestamente inferior).

En ese documento, Mankin proporciona tres tipos diferentes de estimaciones de costos que ayudarían a poner un precio a la electricidad suministrada por el sistema de satélites de energía. El primero de ellos es la fabricación, con una estimación de casi $ 800 millones para construir las diversas partes del sistema SPS-ALPHA 18. Los «otros» costos, incluida la investigación y el desarrollo y la construcción de la estación terrestre, ascienden a otros $ 600 millones. El gasto final, el costo de lanzamiento, es el punto central de gran parte del desarrollo de la industria de vuelos espaciales comerciales y varía ampliamente según algunas suposiciones. En el mejor de los casos, un vuelo con lo que entonces se conocía como BFR, ahora conocido como Starship, puede lanzar el poco más de 1 millón de kg necesario para poner un satélite en órbita por poco más de 600 millones de dólares en total.

Isaac Arthur expone algunas de las ventajas y desventajas de los satélites de energía.
Crédito: canal de YouTube de Isaac Arthur

En total, eso es alrededor de un costo de $ 2 mil millones para poner en órbita un satélite de energía funcional completo. Eso es en realidad en la escala de algunas plantas de energía a gran escala, especialmente de la variedad nuclear. Sin embargo, esas centrales eléctricas terrestres están diseñadas para conectarse a una red eléctrica y producir unos pocos órdenes de magnitud más de energía que la SPS-ALPHA 18. Entonces, ¿esa inversión de $ 2 mil millones parecería buena desde el punto de vista de un inversionista potencial?

La forma más sencilla de calcular el costo total de energía de una mina es averiguar cuánto usan por año y luego multiplicarlo por la expectativa de vida de la mina en sí. Con 18 MW por año, el SPS-ALPHA 18 podría proporcionar prácticamente el consumo total de energía de la mina. Treinta centavos por kilovatio hora distribuidos durante las 24 horas del día, y asciende a algo así como $ 47,3 millones anuales. Durante la vida útil de una mina (alrededor de 25 años), ese ingreso anual totaliza alrededor de $ 1.1 mil millones.

Entonces, incluso en el mejor de los casos, la propuesta de alimentar una mina remota con un satélite aún perdería dinero. Sin embargo, a los ojos de un economista, es aún peor. Usan una variable llamada «tasa de descuento», básicamente una forma de calcular cuánto cuesta el dinero utilizado para financiar un proyecto, que incluye cosas como la inflación y el costo de oportunidad (es decir, cuánto ganarían si invirtieran en otro lugar). Otro factor importante para determinar la tasa de descuento es el riesgo de fracaso del proyecto en sí mismo: dada la naturaleza novedosa de un satélite de energía espacial, esto es bastante alto para un proyecto de esta naturaleza.

Financial Times también hizo un video sobre la energía solar basada en el espacio.
Crédito – Canal de YouTube del Financial Times

El Dr. Ian Lange y sus coautores seleccionaron una tasa de descuento del 12 % que, señala, es aproximadamente el promedio para la industria minera remota. Pero eso significa que cada año, los ingresos del proyecto valen un 12% menos que los ingresos del año anterior. Además, esperan una inversión de capital de 5 años por adelantado, donde no habría ningún ingreso real durante cinco años, lo que significa que en 5 años, los $47,3 millones en ingresos del primer año solo valdrían $26,84 millones en la actualidad. dinero.

Y empeora a partir de ahí, con los ingresos totales al final del proyecto que solo cuentan alrededor de $ 2.78 millones en dinero de hoy. Todos estos cálculos económicos terminan con un número llamado «valor actual neto» o NPV. Los inversores miran ese número e intentan decidir si un proyecto es invertible o no.

En el caso de usar SPS-ALPHA 18, la plataforma de energía espacial más pensada y diseñada al momento de escribir el artículo, el valor actual neto de usar SPS-ALPHA 18 para alimentar una mina remota es, en el mejor de los casos, -$1.8 mil millones. Eso es una exageración incluso para el multimillonario con mayor mentalidad espacial.

Entonces, la respuesta a si un satélite de energía basado en el espacio podría alimentar minas remotas es «sí», pero no hay mucho caso comercial para ello. Todavía queda un largo camino por recorrer antes de que la transmisión de energía desde el espacio se convierta en una empresa rentable. Pero, como señalan los autores al final del artículo, todo el cálculo cambia drásticamente si algunas de las piezas del satélite se fabrican en el espacio. Entonces, todavía hay un punto en el futuro, con una infraestructura espacial mucho más desarrollada, donde el precio podría eventualmente volverse competitivo. Pero habrá mucha inversión necesaria, con un VAN muy negativo, antes de que la humanidad llegue a ese punto.

Aprende más:
Proctor et al. – Viabilidad de la energía solar espacial para operaciones mineras remotas
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UT – La Marina está probando la transmisión de energía solar en el espacio
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Imagen principal:
Impresión artística de un satélite SPS-ALPHA operando en el espacio.
Crédito – John Mankins

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