حكومة المملكة المتحدة هي حسبما أفادت التقارير اقتراح بقيمة 16 مليار جنيه إسترليني لبناء محطة طاقة شمسية في الفضاء.
نعم ، لقد قرأت ذلك بشكل صحيح. الطاقة الشمسية الفضائية هي واحدة من التقنيات التي يجب أن تظهر في الحكومة محفظة الابتكار الصفرية الصافية. لقد تم تحديده كحل محتمل ، إلى جانب الآخرين ، لمساعدة المملكة المتحدة على تحقيق صافي صفر بحلول عام 2050.
ولكن كيف سيكون ملف محطة طاقة شمسية في الفضاء الشغل؟ ما هي مزايا وعيوب هذه التقنية؟
الطاقة الشمسية الفضائية يتضمن تجميع الطاقة الشمسية في الفضاء ونقلها إلى الأرض. في حين أن الفكرة نفسها ليست جديدة ، فإن التطورات التكنولوجية الحديثة جعلت هذا الاحتمال أكثر قابلية للتحقيق.
يشتمل نظام الطاقة الشمسية الفضائي على قمر صناعي يعمل بالطاقة الشمسية - مركبة فضائية ضخمة مزودة بألواح شمسية. تولد هذه الألواح الكهرباء ، والتي تنتقل بعد ذلك لاسلكيًا إلى الأرض من خلال موجات الراديو عالية التردد. يتم استخدام هوائي أرضي ، يسمى المستقيم ، لتحويل موجات الراديو إلى كهرباء ، والتي يتم توصيلها بعد ذلك إلى شبكة الطاقة.
تضيء الشمس محطة الطاقة الشمسية الفضائية الموجودة في المدار على مدار 24 ساعة في اليوم ، وبالتالي يمكن أن تولد الكهرباء باستمرار. يمثل هذا ميزة على أنظمة الطاقة الشمسية الأرضية (الأنظمة الموجودة على الأرض) ، والتي يمكن أن تنتج الكهرباء فقط خلال النهار وتعتمد على الطقس.
مع توقع زيادة الطلب العالمي على الطاقة بمقدار ما يقرب من 50 في المئة بحلول عام 2050 ، يمكن أن تكون الطاقة الشمسية من الفضاء هي المفتاح للمساعدة في تلبية الطلب المتزايد في العالم طاقة ومعالجة ارتفاع درجات الحرارة العالمية.
بعض التحديات
تعتمد محطة الطاقة الشمسية الفضائية على تصميم معياري ، حيث يتم تجميع عدد كبير من الوحدات الشمسية بواسطة الروبوتات في المدار. يعد نقل كل هذه العناصر إلى الفضاء أمرًا صعبًا ومكلفًا وسيؤثر على البيئة.
• وزن الألواح الشمسية تم تحديده على أنه تحد مبكر. ولكن تم معالجة هذا من خلال تطوير خلايا شمسية فائقة الخفة (تتكون الألواح الشمسية من خلايا شمسية أصغر).
تعتبر الطاقة الشمسية المستندة إلى الفضاء مجدية تقنيًا في المقام الأول بسبب التقدم في التقنيات الرئيسية ، بما في ذلك الخلايا الشمسية خفيفة الوزن ، نقل الطاقة اللاسلكيةوروبوتات الفضاء.
الأهم من ذلك ، أن تجميع حتى محطة طاقة شمسية فضائية واحدة فقط سيتطلب العديد من عمليات الإطلاق. على الرغم من أن الطاقة الشمسية الفضائية مصممة لتقليل انبعاثات الكربون على المدى الطويل ، إلا أن هناك انبعاثات كبيرة مرتبطة بإطلاق الفضاء ، فضلاً عن التكاليف.
الصواريخ غير قابلة لإعادة الاستخدام بالكامل حاليًا ، على الرغم من أن الشركات مثل الفضاء X تعمل على تغيير هذا. إن القدرة على إعادة استخدام أنظمة الإطلاق بالكامل من شأنه أن يقلل بشكل كبير من التكلفة الإجمالية للطاقة الشمسية الفضائية.
إذا تمكنا من بناء محطة طاقة شمسية فضائية بنجاح ، فإن تشغيلها سيواجه العديد من التحديات العملية أيضًا. يمكن أن تتلف الألواح الشمسية بواسطة الحطام الفضائي. علاوة على ذلك ، فإن الألواح الموجودة في الفضاء لا يحميها الغلاف الجوي للأرض. التعرض لإشعاع شمسي أكثر كثافة يعني أنهم سوف تتحلل أسرع من تلك الموجودة على الأرض ، مما سيقلل من الطاقة التي يمكنهم توليدها.
• كفاءة من نقل الطاقة اللاسلكية قضية أخرى. يعد نقل الطاقة عبر مسافات كبيرة (في هذه الحالة من قمر صناعي شمسي في الفضاء إلى الأرض) أمرًا صعبًا. بناءً على التكنولوجيا الحالية ، سيصل جزء صغير فقط من الطاقة الشمسية المجمعة إلى الأرض.
المشاريع التجريبية جارية بالفعل
• مشروع الطاقة الشمسية الفضائية في الولايات المتحدة تقوم بتطوير خلايا شمسية عالية الكفاءة بالإضافة إلى نظام تحويل ونقل مُحسَّن للاستخدام في الفضاء. الولايات المتحدة مختبر البحوث البحرية اختبرت وحدة الطاقة الشمسية ونظام تحويل الطاقة في الفضاء في عام 2020. وفي الوقت نفسه ، أعلنت الصين عن إحراز تقدم في محطة بيشان الفضائية للطاقة الشمسية، بهدف الحصول على نظام فعال بحلول عام 2035.
في المملكة المتحدة ، يُعتبر تطوير الطاقة الشمسية الفضائية بقيمة 17 مليار جنيه إسترليني (بما في ذلك تكاليف التشغيل) مفهومًا قابلاً للتطبيق بناءً على أحدث تقرير Frazer-Nash Consultancy. من المتوقع أن يبدأ المشروع بتجارب صغيرة تؤدي إلى محطة طاقة شمسية عاملة في عام 2040.
يبلغ قطر القمر الصناعي الذي يعمل بالطاقة الشمسية 1.7 كيلومتر ويزن حوالي 2,000 طن. يشغل الهوائي الأرضي مساحة كبيرة ؛ 6.7 كيلومترات في 13 كيلومترًا. نظرًا لاستخدام الأراضي في جميع أنحاء المملكة المتحدة ، فمن المرجح أن يتم وضعها في الخارج.
سيوفر هذا القمر الصناعي 2 جيجاوات من الطاقة إلى المملكة المتحدة. في حين أن هذا مبلغ كبير ، إلا أنه يمثل مساهمة صغيرة في قدرة التوليد في المملكة المتحدة ، وهي كذلك حوالي 76 جيجاوات.
مع التكاليف الأولية المرتفعة للغاية وبطء العائد على الاستثمار ، سيحتاج المشروع إلى موارد حكومية كبيرة بالإضافة إلى استثمارات من الشركات الخاصة.
ولكن مع تقدم التكنولوجيا ، ستنخفض تكلفة الإطلاق الفضائي والتصنيع بشكل مطرد. وسيسمح حجم المشروع بالتصنيع الشامل ، مما يؤدي إلى خفض التكلفة إلى حد ما.
يبقى أن نرى ما إذا كانت الطاقة الشمسية الفضائية يمكن أن تساعدنا على تحقيق صافي الصفر بحلول عام 2050. تقنيات أخرى ، مثل تخزين الطاقة المتنوعة والمرنة ، والهيدروجين ، والنمو في أنظمة الطاقة المتجددة يتم فهمها بشكل أفضل ويمكن تطبيقها بسهولة أكبر.
على الرغم من التحديات ، الطاقة الشمسية الفضائية مقدمة لفرص البحث والتطوير المثيرة. في المستقبل ، من المرجح أن تلعب التكنولوجيا دورًا مهمًا في إمدادات الطاقة العالمية.
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.
الصورة الائتمان: ناسا ، المجال العام ، عبر ويكيميديا كومنز
