الطاقة الشمسية في الفضاء: مصدرٌ مستقبليٌ للطاقة

هل حقاَ ستكون الطاقة الشمسية الفضائية هي المستقبل القادم؟

أشارت دراسات وأبحاثٌ حديثة إلى أن الوقود الأحفوري محدود ويمكن أن ينفد في النهاية! ووفقاً للتوقعات قد ينفد النفط والغاز الطبيعي في غضون 50 عاماً وقد يتوقف إنتاج الفحم في غضون 115 عاماً. ومع الأبحاث المستمرة هناك احتمالٌ كبير بأن تكون الطاقة الشمسية الفضائية «space based solar power» هي المستقبل، وقد تكون أقرب إلى الواقع مما نظن..

فهل سيتحقق ذلك بالفعل؟

الطاقة الشمسية في الفضاء

هي عملية تجميع طاقة الشمس في الفضاء ثم إرسالها لا سلكياً إلى الأرض. تتم بوجود مركبةٍ فضائيةٍ ضخمة مزوّدة بألواح شمسية.

ثم تستمر العملية كالآتي:

• تُجمّع الطاقة الشمسية في الفضاء باستخدام عاكساتٍ أو مرايا توجه الإشعاع الشمسي للألواح الشمسية.
• يتم بث هذا الإشعاع لاسلكياً إلى الأرض بطريقةٍ آمنة وخاضعة للرقابة إما كأمواج ميكروية أو كأشعة ليزر أو من خلال موجات راديو عالية التردد.
• بعدها، يتم استقبال الطاقة على الأرض عن طريق هوائيٍ أرضي، يسمى هوائي التقويم (ريكتينّا)، لتحويل موجات الراديو إلى كهرباء والتي يتم توصيلها بعد ذلك إلى شبكة الطاقة.

أمرٌ قد يكون بسيطاً وسلساً، ولكن، ما هي تحدياته؟

بعض التحديات التي قد تواجه المحطات الشمسية الفضائية

وزن الألواح

وزن الألواح الشمسية من أبرز التحديات التي تواجه المحطات الشمسية الفضائية، ولكن تمت معالجة الأمر من خلال تطوير خلايا شمسية فائقة الخفة تم استخدامها في تصنيع الألواح الشمسية.

التكلفة الباهظة والأثر السلبي على البيئة

تعتمد محطة الطاقةِ الشمسية الفضائية على تصميمٍ معياري. إذ يتم تجميع عدد كبير من الألواح الشمسية بواسطة روبوتات في المدار. ويعد نقل كل هذه العناصر إلى الفضاء أمراً صعباً ومكلفاً وسيؤثر على البيئة.

والأهم من ذلك كله، أن تجميع محطة طاقة شمسية فضائية واحدة فقط سيتطلب العديد من عمليات إطلاق مكوك الفضاء. وعلى الرغم من أن الطاقةَ الشمسية الفضائية مصممة لتقليل انبعاثات الكربون على المدى الطويل، إلا أن هناك انبعاثات كبيرة مرتبطة بإطلاق المكوك للفضاء فضلاً عن التكاليف الباهظة المرتبطة بعمليات الإطلاق.

تحدياتٌ عملية

إذا تمكّنّا من بناء محطة طاقةٍ شمسيةٍ فضائيةٍ بنجاح، فإن تشغيلها سيواجه العديد من التحديات العملية أيضاً. فقد تتلف الألواح الشمسية بسبب الحطام الفضائي، إضافة إلى أن المسافة الكبيرة بين الأرض والقمر الاصطناعي ستجعل مهمة إصلاحه في حال تعرضه لعطب شبه مستحيلة.

مشاريع تجريبية حالية

في الولايات المتحدة: تم إنشاء تعاون بقيمة 17.5 مليون دولار بين شركتي «Northrop Grumman Corporation» و«Caltech» لتطوير مشروع الطاقة الشمسية الفضائية المسمى بـ «مبادرة الطاقة الشمسية الفضائية». وكان هدف المبادرة، تطوير ابتكاراتٍ علميةٍ وتكنولوجيةٍ تمكّن نظام الطاقةِ الشمسية الفضائية من توليد الكهرباء بتكلفة مماثلة للمصادر الحالية للكهرباء.

في اليابان: نجح الباحثون في نقل الطاقة الكهربائية لاسلكياً باستخدام الأمواج الميكروية. إذ قاموا بتحويل 1.8 كيلوواط من الطاقة الكهربائية إلى أمواج ميكروية ونقلوها بدقة إلى جهاز استقبال على بعد 55 متر.

والصين تخطط: لتوليد ميجاواط واحد من الطاقة من الألواح الشمسية الفضائية بحلول عام 2030، وتشغيل محطة شمسية فضائية قابلة للتطبيق تجارياً بحلول عام 2050.

الطاقة الشمسية الفضائية: بين المحاسن والمساوئ

يمكن للمحطة الفضائية توليد الكهرباء باستمرار لأن الشمس تضيء محطة الطاقة الشمسية في الفضاء على مدار 24 ساعة في اليوم. إضافةً إلى أن الألواح الشمسية القائمة على الأقمار الاصطناعية قادرةٌ على التقاط ونقل طاقة أكبر بكثير من الألواح الشمسية الأرضية نظراً لغياب الغيوم والغلاف الجوي والليل في الفضاء.

ولكن! قد تواجه الأقمار الاصطناعية التي ترسل بالليزر مشكلةً في إرسال الطاقة عبر السحب الكثيفة والأمطار. فضلاً عن أن قطر جهاز الاستقبال الأرضي عدة كيلومترات وسيأخذ حيزاً واسعاً.

الخلاصة

مع توقع زيادة الطلب العالمي على الطاقةِ بنحو 50% بحلول عام 2050، يمكن أن تكون الطاقة الشمسية الفضائية أساسيةً للمساعدة في تلبية الطلب المتزايد على قطاع الطاقة في العالم ومعالجة ارتفاع درجة الحرارة العالمية. وإذا كان من الممكن خفض تكاليف الطاقةِ الشمسيةِ الفضائيةِ فمن المحتمل أن تكون مصدراً رئيسياً للطاقة المستدامة.

تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة…

نتمنى لكم يوماً مشمساً!