أعلن باحثون في مشروع الطاقة الشمسية الفضائية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في يونيو/حزيران الماضي، عن نجاح أول عملية نقل لاسلكية للطاقة الشمسية عبر الفضاء، وذلك باستخدام مصفوفة ميكرويف تعمل على انتقال وتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية.
ويعتبر هذا الإنتاج خطوة متقدمة نحو إنتاج الطاقة الشمسية مباشرة من الفضاء أو ما أصبح يعرف بالطاقة الشمسية الفضائية، وهو ما يتطلب تطوير تكنولوجيا الطاقة الشمسية وتقنيات نشر الألواح الشمسية في الفضاء.
وفي هذا الاتجاه توصلت دراسة قام بها فريق علمي من جامعتي سري وسوانزي، إلى إمكانية إنتاج ألواح شمسية خفيفة الوزن ومنخفضة التكلفة يمكنها العمل من الفضاء، مما يساهم في إنشاء مزارع شمسية فضائية عملاقة توفر إمدادات غير محدودة من الطاقة النظيفة، إذ إن مزارع الطاقة الشمسية هي عبارة عن منشآت كبيرة تستخدم ألواح الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء من أشعة الشمس.
أقمار اصطناعية بألواح شمسية
رغم النمو المتسارع لأنواع الطاقة الشمسية في الأرض، فإن ثمة تحديات ومشكلات فنية تتطلب التغلب عليها، ومن أبرزها مشكلة كفاءة الطاقة وتقطعها، والذي يعني أن تجميع الطاقة لا يمكن أن يكون إلا عندما يتوفر ضوء الشمس الكافي بالإضافة إلى أن الألواح الشمسية تشغل مساحة كبيرة على الأرض.
ولمواجهة مشاكل تكنولوجيا الطاقة الشمسية، اتجهت مجهودات العلماء للبحث عن طرق وأساليب لاستغلال الطاقة الشمسية الفضائية مباشرة، وتعتمد هذه التقنية على استخدام أقمار صناعية مجهزة بألواح شمسية لامتصاص الطاقة الشمسية في الفضاء، وبعد ذلك تحويل الطاقة المجتمعة إلى طاقة ميكروويف قابلة للنقل، ثم إرسالها إلى محطة استقبال على الأرض، مما يمكّن من تحويل الطاقة المستقبلة إلى تيار كهربائي يمكن استخدامه في شبكة الطاقة المحلية.
وبحسب البيان الصحفي الصادر من جامعة سري يوم 24 أكتوبر/ تشرين الأول الماضي، فإن الدراسة هي الأولى من نوعها في انشاء مزارع للطاقة الشمسية في الفضاء، وذلك بعد أن قام الفريق العلمي بتتبع قمر صناعي على مدار 6 سنوات، ولاحظت كيفية توليد الألواح للطاقة وتغلبها على الإشعاع الشمسي على مدى 30 ألف مدار، وهو المدار الجغرافي الذي يظل فيه القمر الصناعي ثابتا فوق موقع محدد على سطح الأرض.
ووفقا لبيان جامعة سري، يمكن أن تمهد نتائج هذه الدراسة الطريق أمام مزارع الطاقة الشمسية القابلة للتطبيق تجاريا في الفضاء.
ويقول العلماء إن مهمة القمر الصناعي كانت مصممة لأن تستمر لمدة عام واحد فقط، لكنها استمرت في العمل بعد ستة أعوام، فيما تظهر البيانات التفصيلية أن الألواح قاومت الإشعاع وأن هيكلها الرقيق لم يتدهور في الظروف الحرارية والفراغية القاسية للفضاء.
ومن ناحية أخرى قال بيان جامعة سري: القمر الصناعي الذي تم تتبعه في الدراسة تم تصميمه من قبل مركز سري للفضاء بالتعاون مع فريق من المهندسين المتدربين من وكالة الفضاء الجزائرية، وهو يحتوي على خلايا مصنوعة من طبقة رقيقة من تلوريد الكادميوم تعمل كمادة شبه موصلة وُضعت على زجاج رقيق للغاية.
محطات طاقة شمسية فضائية
يقول البروفيسور كريج أندروود الأستاذ الفخري لهندسة المركبات الفضائية في مركز أبحاث الفضاء بجامعة سري: “يمكن أن تؤدي تكنولوجيا الخلايا الشمسية ذات الكتلة المنخفضة للغاية إلى إنشاء محطات طاقة شمسية كبيرة ومنخفضة التكلفة منتشرة في الفضاء، مما يعيد الطاقة النظيفة إلى الأرض. والآن لدينا أول دليل على أن التكنولوجيا تعمل بشكل موثوق في المدار”.
وخلص الدكتور دان لامب من جامعة سوانسي إلى أن “اختبار الطيران الناجح لهذه الحمولة الجديدة من الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة عزز فرص التمويل لمواصلة تطوير هذه التكنولوجيا، كما تعتبر المصفوفات الشمسية ذات المساحة الكبيرة المخصصة للتطبيقات الفضائية سوقا سريعة التوسع.
ومن ناحية أخرى قال البيان الصادر من جامعة سري: على الرغم من أن إنتاج طاقة الخلايا أصبح أقل كفاءة بمرور الوقت، فإن الباحثين يعتقدون أن النتائج التي توصلوا إليها تثبت أن أقمار الطاقة الشمسية تعمل ويمكن أن تكون قابلة للتطبيق تجاريا.