Las matemáticas son bastante básicas. ¿Cuántos satélites subirán durante la próxima década? ¿Cuántos paneles solares necesitarán? ¿Y cuántos se están fabricando que se ajustan a los requisitos? Resulta que las respuestas son: mucho, muchísimo y no lo suficiente. Ahí es donde Regher Solar pretende dejar su huella, al reducir el costo de los paneles solares de calidad espacial en un 90% y al mismo tiempo aumentarlos en un orden de magnitud.
No es exactamente un objetivo modesto, pero afortunadamente la ciencia y el mercado parecen estar a favor, lo que le da a la empresa algo de viento de cola. La cuestión es encontrar el equilibrio adecuado entre costo y rendimiento sin dejar de ser relativamente fácil de fabricar. Por supuesto, si hubiera una respuesta fácil allí, alguien ya lo estaría haciendo.
Las células solares que se utilizan en la superficie del planeta son muy diferentes de las que se utilizan en el espacio. Porque aquí abajo hay pocas limitaciones de tamaño y masa; puede hacer que las celdas sean más grandes, pesadas y menos eficientes, y mucho más baratas. Las células solares espaciales, por otro lado, deben ser altamente eficientes, extremadamente ligeras y resistentes a los diversos peligros del espacio, como la radiación y la fluctuación de temperatura: un producto de primer nivel que cuesta entre cinco y diez veces más y utiliza pequeñas cantidades de energía. Procesos a escala y materiales costosos.
Regher Solar ha creado una célula solar de grado espacial que, si bien no alcanza esos niveles solares espaciales dedicados, no está tan lejos, pero cuesta una fracción más y se puede fabricar a escala con los procesos existentes. Si está fabricando un solo satélite geoestacionario de $ 200 millones, no le importa pagar por los mejores paneles que existen, ya que es solo una pequeña parte del costo total. Pero si está buscando desplegar 10,000 satélites pequeños con una vida útil corta, los paneles comienzan a constituir una mayor parte de su lista de materiales, y un impacto de rendimiento del 20% no suena tan mal.
Stanislau Herasimenka, CEO y cofundador de Regher, explicó que no hay una fórmula mágica para su producto, sino muchas mejoras incrementales y una comprensión de lo que realmente es importante para la nueva economía espacial.
“La tecnología ha evolucionado en un espacio de bajo volumen y alto costo”, explicó. “Los paneles espaciales parten de un sustrato muy caro, normalmente arseniuro de germanio o galio, y un procesamiento muy caro. Luego está la interconexión de grado espacial, un sustrato costoso de vidrio y fibra de carbono o aluminio, ensamblaje manual … rendimiento superior y baja degradación, pero no es totalmente escalable. Si quisieran 10 veces más de estos, simplemente no podrían hacerlo “.
Sin embargo, estamos claramente en camino de duplicar, triplicar y, finalmente, 10 veces el número de satélites que se están lanzando. No pueden simplemente golpear células terrestres allí, fallarían rápidamente, y los fabricantes probados y verdaderos de elegantes células III-V no tendrán suficientes existencias. Así que Regher tomó lo mejor de ambos mundos para hacer que sus células estuvieran preparadas para el espacio, pero baratas y capaces de fabricarse rápidamente.
Una célula solar de silicio flexible Regher fabricada con un sustrato de silicio de 20 micrones. Créditos de imagen: Regher Solar
“En este momento estamos ejecutando una línea piloto de I + D en la que podemos fabricar pequeñas cantidades de paneles: 50 kilovatios, aproximadamente el 5% de lo que hace la industria espacial”, dijo. “Pero debido a que diseñamos con silicio y el paquete es compatible con la producción automatizada, deberíamos poder hacer la transición de piloto a 10 megavatios, que es 10 veces más de lo que hace la industria espacial, en un año”.
Aunque el producto es nuevo, no utiliza técnicas exóticas o sin precedentes, por lo que es posible que sea posible mejorarlo. Herasimenka describió algunos de los cambios que hicieron para lograr un rendimiento similar al del espacio a precios similares a los terrestres.
En primer lugar, redujeron el grosor del sustrato de silicio, lo que significa que, paradójicamente, es mucho más resistente a la radiación, ya que absorberá menos. También cambiaron las impurezas y el dopaje en él para que se cure a baja temperatura, permitiendo que el daño causado se arregle simplemente con calentarlo a 80 grados centígrados. El revestimiento, la interconexión y la unión son estables en el espacio. También hay menos espacio dedicado a lo que podría llamarse el bisel, lo que permite que las células sensibles al sol ocupen una mayor parte de la superficie. El plan también es hacerlos flexibles (como se muestra en las imágenes aquí), para adaptarse mejor a formas inusuales y aumentar la resistencia física.
Un técnico de laboratorio muestra la flexibilidad de una “manta solar” de Regher. Créditos de imagen: Regher Solar
Saber qué tan lejos llegar dependía del objetivo en movimiento, que es el costo y la vida útil planificada de un determinado satélite vinculado a una constelación. Es contradictorio, pero puede ser un peligro para una empresa de constelaciones como Starlink si sus satélites funcionan demasiado bien. Con miles de satélites, la economía unitaria entra en juego, y no quiere que sean mejores o más costosos de lo que deben ser si el plan establecido es reemplazarlos cinco años después del lanzamiento. Si todavía van al 100%, probablemente podría haber ahorrado mucho dinero en algún momento.
“Los diseñadores de constelaciones diseñan para un período de tiempo particular en una órbita particular”, dijo Herasimenka. “Nadie quiere vivir dos semanas y nadie quiere 15 años; en su mayoría, van a la órbita terrestre baja y solo viven allí durante cinco o siete años. Así que diseñamos para este requisito exacto. Si se degradan después de eso, no nos importa porque a nuestro cliente no le importa “.
Regher apostando por este mercado emergente le valió un lugar en el lote de Techstars de 2019, después de lo cual comenzaron a hablar con los fabricantes y a negociar acuerdos. También obtuvieron un premio SBIR Phase I de la NASA y un NSF Phase II, por un total de $ 1.1 millones. Con prototipos y algunos fondos de validación en la mano, recolectaron $ 33 millones en LOI durante el verano y se están repartiendo $ 50 millones más, dijo Herasimenka.
Por prometedor que sea, la empresa necesita moverse rápido o arriesgarse a que otros se muden y coman su almuerzo. “Todo puede cambiar en unos pocos años, y cuando una industria se da cuenta, la oportunidad de mercado se ha ido”, dijo. Claramente, Regher Solar tiene la intención de ser el que aproveche esa oportunidad, pero ahora están buscando una inversión significativa para poner primero su piloto y luego las líneas de fabricación a gran escala al día. No están listos para anunciar los detalles, pero Herasimenka dijo que están recaudando una ronda inicial de capital institucional de $ 5 millones que debería cerrarse antes de fin de año, más $ 900,000 de individuos.
Con el interés de las empresas aeroespaciales establecidas y los sellos de aprobación (a través de SBIR) tanto de la NASA como de la NSF, Regher parece estar bien posicionado para hacer su juego. ¿Sin embargo, si lo difícil es diseñar el nuevo panel o realmente hacerlo? Están a punto de averiguarlo.
(Actualizado para corregir una leve incorrección de la financiación en el penúltimo párrafo).
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