انسوا الألواح الشمسية على الأسطح والمحطات .. الطاقة الشمسية القائمة على الفضاء أقرب إلى الواقع

كتبت : حبيبة جمال

انسوا الألواح الشمسية على الأسطح ومحطات الطاقة ، وتوربينات الرياح التي تدمر المناظر الطبيعية – فالطاقة الشمسية الفضائية يمكن أن تكون أقرب إلى الواقع مما كنا نعتقد في السابق.

تم الانتهاء من الاختبار والتفتيش على برج جديد يمكن أن يمهد الطريق للطاقة الشمسية الفضائية في الصين ، وفقًا لباحثين في جامعة Xidian.

يعني الإعلان أننا نقترب خطوة من مفهوم يعتبر لفترة طويلة مفتاحًا محتملاً لحل أزمة الطاقة والمناخ التي تواجه الأرض.

أجرى العلماء اختبارًا ناجحًا في 5 يونيو والذي كان – وفقًا لبيان نشرته الجامعة – “أول محطة طاقة شمسية كاملة الوصلة في العالم”.

يمكن العثور على الهيكل الذي يبلغ ارتفاعه 246 قدمًا (75 مترًا) والمصنوع من الفولاذ في الحرم الجامعي الجنوبي لجامعة Xidian ، والمجهز بخمسة أنظمة مختلفة مصممة لتعزيز التطوير النهائي للطاقة الشمسية الفضائية.

في السنوات الأخيرة، وضعت دول أخرى أنظارها أيضًا على الطاقة الشمسية الفضائية. في مارس، ورد أن حكومة المملكة المتحدة نظرت في اقتراح بقيمة 16 مليار جنيه إسترليني (18.72 مليار يورو) لبناء محطة طاقة شمسية في الفضاء.

في الولايات المتحدة ، تم عقد شراكة بقيمة 100 مليون دولار (95.93 مليون يورو) لتوفير تكنولوجيا متقدمة لنظام الطاقة الشمسية الفضائي الخاص بهم.

جعلت اليابان أيضًا من هذا المجال جزءًا من رؤيتها المستقبلية لاستكشاف الفضاء.

خيال علمي أم حقيقة؟

يأمل هذا المشروع ، من الناحية النظرية، أن تتمكن الأقمار الصناعية من جمع الفوتونات باستمرار من الشمس – وتحويل الطاقة إلى الخلايا الكهروضوئية، وإرسال تلك الكهرباء لاسلكيًا على شكل موجات دقيقة إلى المستقبلات على الأرض.

على الرغم من أن هذا قد يبدو وكأنه مشروع  خيال علمي، إلا أن مفهوم الطاقة الشمسية الفضائية ليس جديدًا، كما أشارت الدكتورة جوفانا رادولوفيتش ، رئيسة كلية الهندسة الميكانيكية والتصميم في جامعة بورتسموث.

وقالت ليورونيوز نكست: “لقد توصل المهندسون والعلماء في القرن الماضي إلى هذه الأفكار”.

ظهرت هذه النظرية لأول مرة في الستينيات من القرن الماضي ، واقترحها بيتر جلاسر ، عالم ومهندس طيران كان أيضًا رئيس Power from Space Consultants.

تحديات

تأتي الطاقة الشمسية الفضائية مع تحديات كبيرة.. فعلى الرغم من أن التكنولوجيا تبدو واعدة للوهلة الأولى ، فإن هذا الحل القائم على الفضاء لمشاكل العالم الحقيقي يأتي مع تحديات كبيرة أيضًا.

الأول ، والأكثر وضوحًا ، هو حاجز التكلفة. كما ذكرنا سابقًا ، أنفقت الدول بالفعل مئات الملايين في مبادرات الطاقة الشمسية الفضائية – وهذا لسبب وجيه.

معظم الأنظمة معيارية ، مما يعني أن عددًا من الوحدات الشمسية يتم تجميعها بواسطة الروبوتات مرة واحدة في المدار. يتطلب هذا النوع من التجميع نقل جميع العناصر إلى الفضاء، وهو أمر صعب ومكلف – مع مزيد من الخسائر في البيئة.

مشكلة أخرى تأتي مع ضيق الفضاء نفسه. من أجل نقل الطاقة ، يجب تحويل الكهرباء إلى أفران ميكروويف قبل إعادتها إلى الأرض.

للقيام بذلك ، يلزم بناء هوائي ضخم على السطح لتجميع الموجات الدقيقة وتحويلها مرة أخرى إلى كهرباء.

وأضافت رادولوفيتش: “سيتطلب ذلك جهاز استقبال ضخمًا – نتحدث على بعد كيلومترات.”

يعتمد حجم الهوائي على شدة الموجات الدقيقة المرسلة؛ الهوائي الأصغر ، الذي سيكون أكثر جدوى وفعالية من حيث التكلفة، من شأنه أن يزيد من شدة الموجات الدقيقة.

ومع ذلك، إذا كانت شدة إشارة الميكروويف كبيرة جدًا، فقد تتسبب في تلف الأجسام والحيوانات المعرضة للشعاع.

ومن الجدير بالذكر أيضًا أنه سيكون هناك خسارة بنسبة 10 في المائة على الأقل في الطاقة بسبب التحويل وإعادة التحويل ، مما يجعل مصدر الطاقة غير فعال كما يبدو لأول مرة.

وبالمثل ، ستكون هناك حاجة لبطاريات ضخمة لتخزين الطاقة الشمسية على الأرض ، وهو ما يمثل بالفعل تحديًا كبيرًا لصناعة الطاقة الشمسية الأرضية.

استثمار في المستقبل

سيكون من الصعب التأكد من بقاء الألواح الشمسية في الفضاء أيضًا، تعرضها للحطام الفضائي، يعني أنها ستحتاج إلى صيانة مستمرة وستحتاج أيضًا إلى تقوية ضد الإشعاع على عكس الأرض.

ستؤدي كل هذه العوامل إلى زيادة تكلفة المشاريع بشكل كبير، مما يثير تساؤلات حول ما إذا كانت الطاقة الشمسية المستندة إلى الفضاء تستحق العناء بالفعل.

وقالت رادولوفيتش: “هذا هو السبب في أننا نولي اهتمامًا وثيقًا لما تقوم به سبيس إكس”، “فكرة القدرة على إعادة استخدام المكون باستخدام نفس الصاروخ لإطلاق الأشياء في الفضاء مرارًا وتكرارًا – من الواضح أنها فعالة من حيث التكلفة للغاية”.

وأضافت: “ما لم نشهد انخفاضًا هائلاً في تكلفة جميع المكونات اللازمة لإنشاء هذه المحطة الفضائية الشمسية ، فلن يحدث ذلك بالسرعة التي نعتقدها. وهذا شيء نحتاج إلى التركيز عليه”.

ومع ذلك، على الرغم من التحديات، فإن طريقة الخيال العلمي هذه لتوليد الطاقة يمكن أن تكون استثمارًا قيمًا في مستقبلنا.

قالت رادولوفيتش: “عاجلاً أم آجلاً، ستصبح التكنولوجيا أكثر فعالية من حيث التكلفة لأنه سيكون هناك المزيد من الأبحاث فيها – عندما يحدث ذلك يمكننا التحدث عن إمكانات بناء تكنولوجيا الطاقة الشمسية المعتمدة على الفضاء”، مشيرة إلى أننا الآن “بعيد جدا عن أن يصبح هذا الحلم حقيقة”.

مع تفاقم أزمة الطاقة والمناخ الحالية ، من الواضح أن هناك حاجة إلى اتخاذ تدابير صارمة لحماية الأجيال القادمة والكوكب. في حين أن التكنولوجيا لها عيوبها على المدى القصير، فإن الفوائد طويلة المدى للطاقة الشمسية القائمة على الفضاء واعدة.

تعد التكنولوجيا أيضًا مقدمة لفرص البحث والتطوير المثيرة. بالنظر إلى المستقبل، من المحتمل أن نرى هذا (وما شابه) تكنولوجيا الفضاء تلعب دورًا مهمًا في إمدادات الطاقة العالمية.