الطاقة الشمسية الفضائية تقترب من أن تصبح حقيقة

الطاقة الشمسية الفضائية تقترب من أن تصبح حقيقة

لقد انتقل مفهوم تسخير الطاقة الشمسية من الفضاء من عالم الخيال العلمي إلى واقع ملموس تقريبا، حيث جعلنا التقدم التكنولوجي أقرب إلى الاستفادة من طاقة الشمس الهائلة. لدى دول مجلس التعاون الخليجي فرصة فريدة لتكون في مركز هذا النظام الجديد لتوزيع الطاقة. وقد وضعت المملكة العربية السعودية والإمارات العربية المتحدة وعمان بالفعل خططًا طموحة لمستقبل الفضاء.

إنها فرصة مثالية وتاريخية للاستمرار في الريادة في صناعة الطاقة، والأهم من ذلك، مستقبل الطاقة المتجددة، وفي الوقت نفسه قيادة تسويق الفضاء تجاريًا. وعلى الرغم من أن الاتصالات حتى الآن كانت أساسية لاقتصاد الفضاء، إلا أن هذا التطور يناسب الأهداف طويلة المدى لدول مجلس التعاون الخليجي.

نحن بحاجة إلى أن نكون تقنيين بعض الشيء لنفهم بشكل أفضل. هناك طريقتان أساسيتان مقترحتان لهذا الجهد: الطاقة الشمسية الفضائية والانعكاس المباشر لأشعة الشمس.

وهذه فرصة مثالية وتاريخية لدول مجلس التعاون الخليجي لتأخذ زمام المبادرة في تسويق الفضاء

خالد ابو زهر

تتضمن الطاقة الشمسية الفضائية جمع الطاقة الشمسية بواسطة أقمار صناعية في مدار الأرض مجهزة بألواح كهروضوئية. تستخدم هذه الأقمار الصناعية الطاقة من ضوء الشمس لنقلها لاسلكيًا إلى الأرض عبر أشعة الميكروويف أو الليزر. إن التعرض المستمر لأشعة الشمس، دون عوائق بسبب الغلاف الجوي للأرض أو دورة الليل والنهار، من شأنه أن يسمح بإمداد الطاقة دون انقطاع.

تتمثل التحديات الرئيسية التي تواجه هذه الطريقة في إطلاق وصيانة الأقمار الصناعية الشمسية بشكل فعال من حيث التكلفة وتطوير أنظمة نقل الطاقة الآمنة والفعالة. إن التقدم في التقنيات الكهروضوئية وتطوير الأقمار الصناعية ذاتية التجميع هي تطورات تعمل على تحسين كفاءة وجدوى أنظمة الطاقة الشمسية الفضائية.

في المقابل، الانعكاس الشمسي المباشر هو مفهوم يتضمن استخدام مجموعة من المرايا في الفضاء لعكس ضوء الشمس مباشرة على مزارع الطاقة الشمسية على الأرض. الهدف من النظام هو زيادة كمية الطاقة الشمسية التي تلتقطها هذه المزارع دون الحاجة إلى بنية تحتية إضافية. يمكن وضع المرايا في مدار أرضي منخفض وتكون قادرة على عكس ضوء الشمس لتمديد ساعات إنتاج مزارع الطاقة الشمسية، مما يضيف ساعتين إضافيتين من ذروة ضوء الشمس يوميًا. سيؤدي ذلك إلى زيادة كبيرة في إنتاج الطاقة – 60 بالمائة سنويًا. والفكرة هي أنه من خلال توجيه ضوء الشمس الإضافي إلى الألواح الشمسية الموجودة على سطح الأرض، يمكن تحسين الكفاءة الإجمالية وإنتاج مزارع الطاقة الشمسية بشكل كبير.

وقد اختبرت روسيا هذه الطريقة لأول مرة في التسعينيات من خلال مشروع زناميا. ويهدف “زناميا” إلى إثبات جدوى إضاءة نقاط مختلفة على الأرض من خلال عكس ضوء الشمس من الفضاء باستخدام المرايا. نجح “زناميا 2″، وهو عاكس يبلغ قطره 20 مترًا تم إطلاقه في عام 1992، في إضاءة منطقة بعرض 5 كيلومترات بسطوع يطابق البدر، على الرغم من الرؤية المحدودة بسبب السحب. وقد حاول خليفته، Znamya 2.5، إنشاء بقعة مضيئة بعرض 7 كيلومترات في عام 1999، لكنه فشل بسبب تشقق زجاج أحد الهوائيات. ولم يتم إطلاق صاروخ “زناميا 3” الطموح، الذي يتراوح عرضه بين 60 و70 مترًا، بعد فشل اختبار سابق.

على الرغم من التحديات، يظل مشروع زناميا جهدًا رائدًا في مجال انعكاس الشمس من الفضاء على الأرض. ومع ذلك، تم تأجيل المشروع بسبب الصعوبات التقنية في التحكم في الضوء المنعكس والمخاوف بشأن التأثير البيئي لهذه الحزم المكثفة على النظم البيئية للأرض وصحة الإنسان.

وباستخدام أنظمة الطاقة الشمسية الفضائية، يمكن لقمر صناعي واحد أن يولد حوالي 2 جيجاوات من الطاقة، وهو ما يمكن مقارنته بمحطة طاقة نووية تقليدية، ويكفي لتزويد أكثر من مليون منزل بالطاقة. ومن المتوقع أن تبلغ كثافة الطاقة في مركز الشعاع من هذا النظام حوالي 250 واط لكل متر مربع.

وباستخدام أنظمة الطاقة الشمسية الفضائية، يمكن لقمر صناعي واحد أن يولد حوالي 2 جيجاوات من الطاقة

خالد ابو زهر

يشمل المنافسون في صناعة الطاقة الشمسية الفضائية شركات الطيران والتكنولوجيا الكبرى مثل إيرباص، ونورثروب جرومان، وOHB SE، وتاليس ألينيا سبيس، وبوينج. بالإضافة إلى ذلك، تهدف مبادرات مثل مبادرة الطاقة الفضائية في المملكة المتحدة إلى الجمع بين الحكومة والأبحاث والصناعة لتطوير الطاقة الشمسية الفضائية.

كجزء من مبادرة سولاريس التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية، قام الاتحاد الرائد للعاكسات الشمسية المباشرة، آرثر ت. وتشمل هذه الشركات ليتل، إن جي، إير ليكيد، تاليس وداسو للطيران. وتقترح أن مجرة ​​مكونة من 4000 مرآة يمكن أن تزيد بشكل كبير من إنتاج الكهرباء الخضراء والهيدروجين الأخضر، مع توفير 8500 ميجا طن من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون على مدى 30 عامًا.

على الرغم من أن لديهم أهداف مماثلة، فإن الاختلافات بين الطريقتين كبيرة. كما نقول في كثير من الأحيان، الفضاء صعب. ولهذا السبب، يتعين على دول مجلس التعاون الخليجي أن تنضم إلى الهدف الطموح المتمثل في تسخير الطاقة من الفضاء، دون معرفة الحل الذي قد يؤدي إلى أفضل النتائج في هذا الموضوع بالذات. هناك إقبال شعري، أي أن المنطقة قادرة على توجيه الطاقة من تحت الأرض ومن فوق الغلاف الجوي. وهذا تطور طبيعي، ليس فقط لأن الشمس تشرق في الصحراء العربية، ولكن أيضا لأن دول مجلس التعاون الخليجي تقع في قلب سلسلة إمدادات الطاقة اليوم.

وبينما نتطلع إلى المستقبل، فإن إمكانات الفضاء للمساهمة في مصدر للطاقة النظيفة والمتجددة هائلة. ويمكنها أن تلعب دورا هاما في تلبية الطلب العالمي المتزايد على الطاقة، وفي الوقت نفسه معالجة المخاوف المتعلقة بتغير المناخ. وبما أن التقدم في تكنولوجيا الفضاء وعلوم المواد سيسمح قريباً بالتغلب على الحواجز الحالية، مما يجعل الطاقة الشمسية الفضائية جزءاً مهماً من مزيج الطاقة لدينا، فإن التحدي الصحيح الذي يواجه دول مجلس التعاون الخليجي هو أن تجتمع معاً.

ومع استمرارنا في الابتكار، يقترب الحلم البعيد المتمثل في تسخير الطاقة الشمسية من الفضاء ــ ويتعين على دول مجلس التعاون الخليجي أن تساعد في ضمان تحول هذا الحلم إلى حقيقة.

• خالد أبو ذر هو مؤسس Space Quest Ventures، وهي منصة استثمارية تركز على الفضاء. وهو الرئيس التنفيذي لشركة EurabiaMedia ورئيس تحرير صحيفة الوطن العربي.

إخلاء المسؤولية: الآراء التي عبر عنها الكتاب في هذا القسم خاصة بهم ولا تعكس بالضرورة آراء عرب نيوز.