أهم 7 إيجابيات وسلبيات الطاقة الشمسية الفضائية

الطاقة الشمسية الفضائية (SBSP) هي فكرة تم الترويج لها وتجاهلها منذ إنشائها في عام 1968. نظام SBSP هو في الأساس عبارة عن قمر صناعي يتكون من الألواح الشمسية التي تنقل الطاقة الكهربائية من الفضاء الخارجي إلى الأرضإنها مصدر طاقة نظيفة يتمتع بقدرة هائلة على تلبية احتياجات الطاقة المستقبلية. لهذه التقنية آثار إيجابية وسلبية تُضعف جدواها الحالية. فلنستكشف معًا مزايا وعيوب الطاقة الشمسية الفضائية، بالإضافة إلى تطبيقاتها المحتملة.

إيجابيات وسلبيات الطاقة الشمسية الفضائية

الطاقة الشمسية الفضائية (SBSP) هي عملية جمع الطاقة الشمسية في الفضاء الخارجي ويتم نقلها لاسلكيًا إلى الأرض. تستخدم هذه التقنية ألواحًا شمسية مثبتة على أقمار صناعية مزودة بعاكسات أو مرايا قابلة للنفخ تُسلط الإشعاع الشمسي عليها. ثم تُرسل هذه الطاقة نحو الأرض عبر ليزر أو ميكروويف. وهناك، تُستقبل عبر هوائي ميكروويف.

وفقًا للجمعية الوطنية للفضاء، يتمتع مشروع SBSP بإمكانية التفوق على جميع مصادر الطاقة المتجددة الأخرى مجتمعة، إذ يمكنه توفير كميات كبيرة من الطاقة بأقل تأثير بيئي.

ولكي نفهم هذا المفهوم بشكل أفضل وإمكاناته لتلبية احتياجاتنا من الطاقة، دعونا نتعرف على مزايا وعيوب الطاقة الشمسية المعتمدة على الفضاء بالتفصيل.

إيجابيات الطاقة الشمسية الفضائية

1. مصدر نظيف للطاقة

الطاقة الشمسية الفضائية تتميز عن محطات النفط والغاز والإيثانول والفحم بأنها لا يطلق أي غازات دفيئة في الغلاف الجوي. وعلى عكس محطات الفحم والمحطات النووية، لا تتطلب الطاقة الشمسية الفضائية إمدادات محدودة من موارد المياه العذبة ولا تعتمد عليها.

لا تُنافس الطاقة الشمسية الفضائية مصادر الطاقة الأخرى، مثل الإيثانول الحيوي والديزل الحيوي، في الأراضي الزراعية التي تتناقص تدريجيًا. كما لا يُعتمد على الأسمدة المعتمدة على الغاز الطبيعي.

2. سهولة النقل

يمكن استخدام الطاقة الشمسية من الفضاء خلق طلب كبير بما فيه الكفاية لتطوير وسيلة اقتصادية لنقل الأشياء إلى الفضاء. وبهذا، ستُطلق العنان للإمكانات الاقتصادية لموارد النظام الشمسي.

3. فرص العمل

يمكن استخدام الطاقة الشمسية الفضائية خلق المزيد من الوظائف، والمساعدة في حل مشاكل أمن الطاقة وتغير المناخ من خلال الاستفادة من الخبرة في مجال الفضاء والطيران.

4. موثوق

إن كمية الطاقة الشمسية المتاحة في الفضاء هائلة، ويمكن الوصول إليها على مدار الساعة، وهو أمر لا يمكن تحقيقه من خلال الطاقة الشمسية على الأرض. مرافق طاقة الرياحيعمل بسلاسة دون أن يتأثر بتغطية السحب الكاملة، أو ضوء النهار، أو سرعة الرياح. استخدامه يعني تقليل أو عدم الاعتماد على الدول غير المتوقعة أو غير الصديقة للحصول على النفط.

5. أكثر أمانا

الطاقة الشمسية الفضائية هي ميزة على محطات الطاقة النووية لأنه لا يُنتج نفايات سامة تتطلب تخزينًا ورصدًا آمنًا لمئات السنين. وهو أفضل للبيئة من الفحم والوقود النووي، إذ لا يتطلب تعدينًا ضارًا.

6. غير محدود

وهنا تأتي الفائدة التالية من قائمة إيجابيات وسلبيات الطاقة الشمسية الفضائية. فهي قادرة على تمكين الدول مستقلة من حيث الطاقة من خلال تقليل الاعتماد على مصادر الطاقة الأرضية وبالتالي تقليل المنافسة على الموارد المحدودة.

7. انتشار واسع النطاق

إن استخدام الطاقة الشمسية الفضائية يسمح بـ إمكانية تصدير الطاقة إلى أي مكان في العالم. يمكن بعد ذلك تكييف هذه الطاقة لتلبية الاحتياجات المحلية، مثل إنتاج الميثانول في مناطق مثل ريف الهند التي تفتقر إلى الكهرباء. ومن تطبيقاتها المحتملة تحلية مياه البحر. توفر محطة الطاقة الشمسية الفضائية، بنفس الحجم، طاقةً تفوق محطة أرضية مماثلة في الحجم بثلاثة عشر ضعفًا. وبهذا نصل إلى نهاية مزايا الطاقة الشمسية الفضائية، فلنقرأ عن عيوبها.

اقرأ أيضا: استكشاف إيجابيات وسلبيات تخزين البطاريات الشمسية

سلبيات of الطاقة الشمسية الفضائية

1. إنشاءات

2. تكلفة التطوير العالية

تطوير الطاقة الشمسية الفضائية هو عملية مكلفة. من الضروري مقارنة تكاليف تطوير الطاقة الشمسية الفضائية بتكاليف عدم السعي إليها. فبناء هذه الأنظمة في الفضاء مكلفٌ نظرًا لضرورة إطلاق عدد كبير من المكوكات الفضائية لنقل جميع المواد اللازمة.

بالنسبة للتكلفة المنخفضة: ٤٠٠٠ طن متري (٤ ملايين كيلوغرام) × ٩٠٠٠ دولار أمريكي لتكلفة الإطلاق للكيلوغرام، تُقدَّر التكلفة بحوالي ٣٦ مليار دولار أمريكي. أما بالنسبة لـ ٨٠ ألف طن متري (٨٠ مليون كيلوغرام) × ٤٣ ألف دولار أمريكي لتكلفة الإطلاق للكيلوغرام، فتُقدَّر التكلفة بحوالي ٣.٤ تريليون دولار أمريكي.

3. صيانة عالية

إن إرسال الطاقة الشمسية من الفضاء إلى الأرض أمر مكلف، ولكنه أكثر من الصعب والمكلف الحفاظ على المكونات في الفضاء. على الأرض، تُستبدل مكونات الألواح الشمسية التالفة أو المعطلة ويُعاد تركيبها في غضون ساعات أو أيام. لكن هذا ليس سهلاً في الفضاء.

انظر أيضا: فهم مواصفات الألواح الشمسية وكيفية قراءتها

4. المخاطر المحتملة

تواجه الألواح الشمسية في الفضاء العديد من المخاطر، بما في ذلك الفضاء الحطام والكويكبات والغبار والإشعاع القوي (غير المفلتر) من الشمس. كل هذه العوامل تُشكل ضررًا محتملًا بسلامة النظام الشمسي الفضائي.

5. عمر قصير

الألواح الشمسية في الفضاء لها عمر افتراضي أقصر بسبب البيئة الفضائية القاسية بالمقارنة مع الألواح الشمسية على الأرض، يتطلب هذا أيضًا استبدالًا، مما يتطلب إطلاق مواد إلى الفضاء، مما يؤدي إلى تكاليف أعلى. يُعد هذا أحد العيوب الرئيسية في قائمة إيجابيات وسلبيات الطاقة الشمسية الفضائية.

6. التدهور السريع

استخدم تدهور الألواح الشمسية في الفضاء أعلى بكثير من تدهور الألواح الشمسية على الأرض، أعلى بحوالي ثماني مرات.

7. الهدر

نقل الطاقة إلى الأرض قد يشكل مخاطركما أنها تتضمن خسارة كبيرة للطاقة أثناء عملية النقل.

متطلبات الطاقة الشمسية الفضائية

ولكي تصبح الطاقة الشمسية الفضائية حقيقة واقعة، فمن الضروري أن تتوفر التكنولوجيا والبنية الأساسية اللازمة.

1. نقل الطاقة بسهولة وفعالية

ومن المهم للغاية تقييم نقل الطاقة من الأقمار الصناعية إلى سطح الأرض، مع الحد الأدنى من التأثير البيئي.

2. بناء وتشغيل المدار على نطاق واسع

3. مركبات الإطلاق الصديقة للبيئة ومنخفضة التكلفة

مركبات الإطلاق المصممة للاستخدام مرة واحدة باهظة الثمن، وعند استخدامها بشكل متكرر، قد تُسهم في تلوث الغلاف الجوي. ومع ذلك، تعمل العديد من الشركات الخاصة حاليًا على تطويرها. العمل على تطوير مركبات إطلاق أرخص وقابلة لإعادة الاستخدام كحل لهذه القضايا.

تطبيقات الطاقة الشمسية الفضائية

خلال الأبحاث المستمرة لعدة سنوات، يعتقد الباحثون أن SBSP يمكن استخدامه في استخدامات مختلفة ولكن بشكل رئيسي في توليد الكهرباء وتطبيقات الفضاء.

1. التطبيقات الرئيسية لـ SBSP هي البنية التحتية للطاقة الفضائية، والأقمار الصناعية، والمركبات الفضائية، والمركبات الفضائية.

2. استبدال الوقود الأحفوري محطات الطاقة كـ مصدر احتياطي للطاقة في الأوقات التي يكون فيها إنتاج طاقة الرياح والطاقة الشمسية منخفضًا.

3. تشمل التطبيقات المحتملة الأخرى ما يلي: توفير المياه العذبة من خلال عملية تحلية مياه البحر.

4. تريد شركة إيرباص استخدام الطاقة الشمسية المنتجة في الفضاء المساعدة في تقليل البصمة الكربونية العالية للطيران. لن يُلغي هذا استخدام الوقود الأحفوري في الطائرات، ولكنه قد يُقلل من كمية غازات الاحتباس الحراري المنبعثة منها. وقد يزيد من مدى الطائرات في المستقبل.

5. يمكن استخدامه ل إنتاج مواد سائلة والتي لديها إمكانات هائلة لاستخدامها كمواد كيميائية صناعية، أو وقود، أو مواد بناء، أو منتجات، وفقًا لمدير تحالف ضوء الشمس السائل في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا.

بعد التعرف على إيجابيات وسلبيات الطاقة الشمسية المعتمدة على الفضاء وتطبيقاتها، دعونا نكتشف ما هو مستقبل نظام SBSP.

انظر أيضا: 5 استخدامات رئيسية لإضاءة الشوارع الأوتوماتيكية

مستقبل نظام الطاقة الشمسية الفضائية

الطاقة الشمسية من الفضاء هي خيار ممكن، و إذا تم توسيعها، فإنها يمكن أن توفر لنا مصدرًا وفيرًا للطاقة. ومع ذلك، فهو أيضًا صعب للغاية. لخفض التكلفة العالية لإرسال الألواح الشمسية إلى الفضاء، يحتاج المصنعون إلى تقليل وزنها بشكل كبير من خلال تطويرات كبيرة. قد تساعد الألواح الشمسية الرقيقة المُحسّنة في هذا.

يعمل العلماء وباحثو الفضاء على توليد شعاع دقيق ومستقر يضمن طاقة ثابتة، بالإضافة إلى استقرار الأقمار الصناعية. وتتخذ الدول بالفعل خطوات لتشغيل هذه التقنية في أقرب وقت ممكن.

1. الصين

• تم إطلاق قمر صناعي شمسي صغير إلى طبقة الستراتوسفير في عام 2021 لتسخير طاقة أنظمة الطاقة الشمسية المعتمدة على الفضاء.
• وتخطط المملكة لتوليد نحو 1 ميغاواط من الطاقة بحلول عام 2030، وتطوير محطة للطاقة الشمسية الفضائية قابلة للتطبيق تجاريا بحلول عام 2050.

2. اليابان

• نجح الباحثون في نقل الطاقة الكهربائية لاسلكياً عبر الموجات الدقيقة، وهو ما يعد تقدماً كبيراً.
• تشكل أنظمة SBSP جزءًا من رؤاهم المستقبلية لاستكشاف الفضاء.

3. الولايات المتحدة الامريكانية

• شراكة بقيمة 100 مليون دولار بين مختبر أبحاث القوات الجوية الأمريكية ونورثروب جرومان لتطوير تكنولوجيا SBSP.
• مبادرة الطاقة الشمسية الفضائية بقيمة 17.5 مليون دولار لتطوير تقنية الطاقة الشمسية الفضائية وتوليد الطاقة بتكلفة أقل.
• البحث في أنظمة الإطلاق القابلة لإعادة الاستخدام لتقليل تكلفة التجميع وإطلاق SBSP.
• وباستخدام التقنيات الجديدة، نجح مفهوم SPS-ALPHA MARK-II في تعزيز جدوى مشاريع SBSP اقتصاديًا.

تتمتع مصادر الطاقة المتجددة بالقدرة على تلبية احتياجات العالم من الطاقة على الأرض. 22,000 ميل مربع فقط من الألواح الشمسيةإذا قُدِّرت مساحة بحيرة ميشيغان بحوالي 1.5 مليون فدان، فإن الولايات المتحدة بأكملها ستكون لديها ما يكفي من الكهرباء، وفقًا لبيانات الحكومة الأمريكية.

إن توافر الوقود الأحفوري محدود، وهو عرضة للنضوب في مرحلة ما في المستقبل القريب. تُمهّد الأبحاث والاستثمارات الطريق لمستقبل مشرق لنظام SBSP، والذي سيكون خيارًا واقعيًا وممكنًا. على الرغم من وجود عدد من إيجابيات وسلبيات الطاقة الشمسية الفضائيةومع ذلك، فإن إهمال حل الطاقة المحتمل لن يكون قرارًا حكيمًا.

أوصى: كيفية التعامل مع انقطاع التيار الكهربائي لشركة جيكسا للطاقة